РЕФЕРАТ

Отчет 44 с., 16 рис., 11 табл., 22 источника, 2 приложения.

Ключевые слова: технология, рецептура, пищевое производство, мясоимитирующая продукция, обогащенные продукты из растительного сырья, здоровое питание.

Объектами исследований явились сырье, пищевые добавки и готовая продукция:

— текстурированный гороховый белок,

— соль пищевая йодированная,

— загустители (метилцеллюлоза, целлюлоза, мальтодекстрин),

— специи (паприка, перец черный),

— дрожжевой экстракт,

— красящий пищевой продукт (концентрат свекольного сока),

— карамель сухая (карамельный сахарный сироп),

— масло подсолнечное рафинированное дезодорированное отбеленное высшего сорта,

— кокосовое нерафинированное масло,

— ламинарии слоевища (морская капуста),

— модельные образцы растительного мясоимитирующего фарша;

— контрольные и модельные образцы растительной мясоимитирующей продукции здорового питания с увеличенным сроком хранения

Цель работы – Разработать технологию производства конкурентоспособной растительной йодсодержащей мясоимитирующей продукции с увеличенным сроком хранения.

Работа по разработке продукта проводилась непосредственно в лаборатории инновационных технологий пищевых производств ФГБОУ ВО Вятской ГСХА. Для получения горохового текструрата, был изучен процесс осаждения белков и подобраны режимы экструдирования масс. С использованием полученного текстурата рассчитана сбалансированая рецептура для выработки растительной мясоимитирующей йодсодержащей продукции (котлета для бургера). Осуществлен подбор режимов пастеризации продукта с целью обеспечения длительного хранения (до 90 суток). Исследование качества продукта проводилось в аналитической лаборатории ФГБОУ ВО Вятской ГСХА и в исследовательских лаборатория ООО «МК Дороничи». Продукт прошел производственную апробацию на ООО «МК Дороничи»

Материалы исследований опубликованы в различных источниках.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Питание является одним из важнейших факторов, формирующих здоровье человека, и решение проблемы обеспечения населения полноценным рационом питания уже давно является мировой тенденцией. В последние десятилетия в мире все больше внимания уделяется увеличению ресурсов пищевого белка, усовершенствованию техники и технологии переработки традиционных и нетрадиционных сырьевых ресурсов в отраслях пищевой промышленности, расширению ассортимента полноценных продуктов питания в разном ценовом диапазоне.

При разработке новых продуктов питания, следует учитывать, что простая замена в традиционной рецептуре одних ингредиентов другими, как правило, отражается на потребительских свойствах вновь создаваемых продуктов. Необходим обоснованный количественный подбор компонентов сырья и добавок, обеспечивающий заданные органолептические, технологические и функциональные характеристики готового продукта.

Всемирный опыт решения проблемы создания полноценного и доступного питания людей разного возраста свидетельствует о широких возможностях использования растительного белкового сырья, в том числе и зернобобовых. Данное сырье имеет максимальную возможность воспроизведения и является наиболее доступным, по цене, для большинства людей.

Результаты исследований потребителей по всему миру подтверждают, что растительные альтернативы мясной продукции готовы приобретать не только вегетарианцы, но и приверженцы традиционной модели питания. Перспективным подходом к увеличению потребления заменителей мяса является производство продуктов, которые по вкусу и текстуре напоминают мясные продукты глубокой переработки и предлагают хорошее соотношение цены и качества.

1.Анализ рынка растительной мясоимитирующей продукции здорового питания

По данным исследовательской компании Euromonitor International [18], мировая индустрия растительного заменителя мяса в 2020 году достигла объема в $20,7 млрд. и составляет по оценкам экспертов около 1% от объема рынка мяса. По данным аналитического отчета компании Polaris Market Research [20] в перспективе темп роста мирового рынка растительного «мяса» будет составлять 15,8% в год. А по прогнозам аналитиков ATKearney в долгосрочной перспективе заменители мяса выйдут за пределы нишевых продуктов (рисунок 1).

Рисунок 1 – Прогноз глобального рынка мяса и заменителей мяса [6]

Рост спроса обусловлен влиянием таких факторов, как решение проблемы нехватки ресурсов при увеличении численности населения; забота об окружающей среде и гуманное отношение к животным; забота о здоровье и отказ от продуктов, при производстве которых применялись антибиотики, гормоны, ГМО; стремление к новизне. В ряде стран официальные власти и крупные инвесторы вкладывают значительные средства в предприятия, производящие заменители мяса. В частности, Китайское правительство в 2016 году выпустило диетические рекомендации для населения, которые советуют снизить потребление мяса на 50%, аналогичные документы приняты во многих европейских странах [22].

Вопросам изучения отношения потребителей к растительным альтернативам мясной продукции посвящено большое число научных работ во всем мире. Готовность покупать заменители мяса на растительной основе зависит от возраста, пола, уровня образования взглядов на другие пищевые технологии и отношения к окружающей среде и сельскому хозяйству[2,5].

Экспериментальное исследование, проведенное в 2018 году в Канаде, показало, что при условии равной цены 65% потребителей выбрали бургер с говядиной, 21% предпочли бургер на растительной основе, 11% — бургер из культивированного мяса и 3% не совершили бы никаких покупок [8]. В ходе аналогичного исследования, проведенного в декабре 2018 — январе 2019 гг. в США, 72% потребителей выбрали говядину фермерского производства и 28% — одну из альтернатив: 23% — растительные альтернативы мяса и 5% альтернативы из культивированного в лаборатории мяса [4].

Опрос 2019 года потребителей в Великобритании показал, что каждый шестой потребитель мяса намерен сократить его потребление в следующем месяце, 77% и 74% употребляющих мясо респондентов согласны соответственно с этическими и экологическими аргументами в пользу вегетарианства, но не следуют этим диетам из-за практических причин, связанных со вкусом, ценой и удобством [3].

Опрос 2019 года потребителей в Германии позволил установить, что ситуация потребления влияет на предпочтение растительных альтернатив мяса: в ситуациях с низким давлением со стороны (индивидуальное и семейное потребление) респонденты чаще предпочитали растительные альтернативы. Кроме того, доказано, что люди, потребляющие мясо, готовы потреблять растительные альтернативы, похожие на мясо [7].

В России по данным исследования аналитического центра НАФИ [19] 53% респондентов слышали об экспериментах по созданию искусственного мяса и 41% опрошенных российских потребителей готовы употреблять такую продукцию в пищу. В отношении мотивов потребления 24% ценят отсутствие вреда для здоровья и 8% — отсутствие в составе антибиотиков и других вредных веществ, 13% ценят вкус, 13% опрошенных может привлечь низкая цена, 10% защитники животных и 6% заботятся об окружающей среде (рисунок 2).

Рисунок 2 – Мотивы потребления растительных альтернатив мясной продукции в России

Таким образом, опубликованные в научных журналах результаты исследований потребителей подтверждают, что растительные альтернативы мясной продукции готовы приобретать не только вегетарианцы, но и приверженцы традиционной модели питания. Перспективным подходом к увеличению потребления заменителей мяса является производство продуктов, которые по вкусу и текстуре напоминают мясные продукты глубокой переработки и предлагают хорошее соотношение цены и качества.

Рыночное предложение на современном этапе включает не только традиционные растительные продукты — источники белка, но и продукты-заменители, которые сенсорно и визуально близки к продуктам животного происхождения и могут быть основаны на растительной и клеточной культуре. Наряду с широко применяемой технологией экструдирования в настоящее время активно исследуются и внедряются новые технологические способы и приемы имитации внешнего вида, вкуса, структуры натурального мяса, включая культивирование мяса из стволовых клеток, 3D-биопринтинг и ряд других.

Структура рыночного предложения включает традиционные растительные продукты — источники белка и продукты-заменители, которые сенсорно и визуально близки к продуктам животного происхождения и могут быть основаны на растительной и клеточной культуре. Пять компаний (Quorn Foods Ltd., Blue Chip Group, Vbites Foods, Amy’s Kitchen Inc. и Cauldron Foods) владеют долей рынка, которая оценивается почти в 40% [21]. Производством растительного мяса в промышленных масштабах в мире занимаются несколько специализированных компаний: американские Beyond Meat, Impossible Foods и Tyson Foods производят основную долю искусственных котлет для гамбургеров, куриных крылышек и наггетсов. Осваивают данный сегмент и глобальные корпорации: Awesome Burger – бренд компании Nestlé, вегетарианские гамбургеры Boca от Kraft Heinz Company, Smithfield – крупнейший в мире производитель свинины также начал выпускать растительные бургеры, сосиски и фрикадельки, PepsiCo купила китайскую компанию Baicaowei, освоившую производство растительной колбасы. Развиваются десятки стартапов, многие из них успешно привлекают инвестиции [16].

В России продукты, заменяющие мясо для сегмента вегетарианцев, выпускают компании ООО «Продальянс» г.Липецк, ООО «ВегановЪ» г.Санкт-Петербург, ООО «Здоровка» г.Санкт-Петербург, ООО «Вего» г.Москва, ООО «ГФ Продакт» г.Москва, АО «Диадар» г.Москва. Большинство предлагаемых в ассортименте наименований являются источниками растительного белка, не имитирующими вкус мяса. Сегмент непосредственно мясоимитирующих продуктов в России начал формироваться в 2019 г.: одной из первых крупнейших сетей ресторанов искусственное мясо ввела PizzaHut, также начала поставки своей продукции на российский рынок компания Beyond Meat (эксклюзивный дистрибьютор Alianta Group). В конце 2019 года успешно вышел на рынок мясоимитирующих продуктов и российский стартап GreenWise. В 2020 году в данном сегменте российского рынка представили продукцию «Микоян» и Наро-Фоминский мясокомбинат, компания «Экопрод» (ТМ «Не мясо»). О начале работы над собственной линейкой растительного мяса объявила и группа компаний «ЭФКО».

Сбор данных о предлагаемых на российском рынке ассортиментных разновидностях растительных альтернатив мясной продукции выполнен в августе 2020 года методом наблюдения. Так как генеральная совокупность единиц наблюдения предварительно не была определена, в ходе процедуры формирования выборки применен метод отбора типичных элементов. Выделено три типа предприятий розничной торговли: гипермаркеты и маркетплейсы (27% выборочной совокупности торговых предприятий), специализированные магазины по реализации диетических, здоровых и вегетарианских продуктов (33%); фирменные магазины производителей (40%). В базу данных исследования были внесены все наименования изучаемой товарной категории, присутствующие на момент наблюдения в электронных каталогах торговых предприятий, включенных в выборку. Сформированная таким образом база данных исследования включает 300 наименований растительных альтернатив мясной продукции 50 торговых марок (Приложение). По каждому наименованию зафиксированы ключевые характеристики маркетингового предложения: тип товара, уровень цены в каждом обследованном торговом предприятии, объем упаковки, способ позиционирования и ряд других.

Товарное предложение существенно дифференцировано по виду продукции, объему упаковки, составу ингредиентов, сроку годности и способу приготовления продукта. По виду продукции наибольшее количество ассортиментных разновидностей (81 наименование) зафиксировано в категории вегетарианских колбас, сосисок, паштетов (рисунок 3).

Рисунок 3 – Удельный вес ассортиментных разновидностей растительных альтернатив мясной продукции по данным исследования

По объему упаковки размах вариации конкурентных предложений для разных ассортиментных разновидностей составляет 964 грамма, минимальный объем упаковки имеют растительные джерки (36 г), максимальный объем упаковки – сосиски на растительной основе (1000 г). Медианное значение для параметра «объем упаковки» равно 300 г, мода 400 г, среднее 317,6 г, коэффициент вариации по выборке составил 51%.

Срок годности предлагаемых в торговой сети наименований растительных альтернатив мясной продукции варьирует в зависимости от вида продукции от 30 суток до 2 лет.

По количеству ингредиентов в составе размах вариации равен 34, минимум — 1, максимум — 35, медиана — 11, коэффициент вариации 61%.

По способу приготовления продукта все наименования были подразделены на три группы. В первую группу (34%) входят текстураты растительного белка, которые продаются в сухом виде, вымачиваются перед приготовлением, требуют термической обработки (соевое мясо, азу, фарш, шницель, бефстроганов, стейк, стрипсы); вторая группа (39%) – замороженные и охлажденные полуфабрикаты, требующие термической обработки (растительные фарш, сосиски, сардельки, тефтели, фрикадельки, котлеты, колбаски для жарки, чевапчичи, тушенка, шашлык, гуляш в соусе, стейк, пельмени); третья группа (27%) – готовые к употреблению продукты (растительные зельц, холодец, вареные, варено-копченые, копченые колбасы, паштет, джерки).

Для обеспечения сопоставимости данных при анализе использованы значения расчетной цены на 100 грамм продукта. Выявлена существенная дифференциация средних величин в зависимости от типа позиционирования (рисунок 4).

Рисунок 4 – Взаимосвязь между типом маркетингового позиционирования бренда и средней ценой в расчете на 100 грамм продукта

При изучении информационных материалов поставщиков все предложения были отнесены к одному из 4 типов позиционирования продукта: «натуральный продукт» — 10% исследованных брендов, «растительная альтернатива мясу» — 16%, «соевый продукт» — 18%, «вегетарианский продукт» — 56%.

Наибольшее разнообразие ингредиентов наблюдается в категориях брендов, позиционированных как «вегетарианский продукт» и «растительная альтернатива мясу» (рисунок 5), в составе брендов, позиционированных как «натуральный продукт» выявлено полное отсутствие красителей, а также более частое в сравнении с другими категориями применение белка бобовых культур при низкой частоте включения в состав продуктов соевого и пшеничного белка.4

Рисунок 5 — Взаимосвязь между типом маркетингового позиционирования бренда и присутствием отдельных ингредиентов в составе продуктов

Для проверки гипотезы о взаимосвязи между маркетинговыми компонентами конкурентных предложений выполнен однофакторный дисперсионный анализ (АNOVA) и анализ сопряженности признаков. Выявлена статистически достоверная связь между типом позиционирования бренда и присутствием отдельных ингредиентов в составе продуктов, а также уровнем цены продукта. Наиболее высокий уровень цен характерен для маркетингового позиционирования «растительный продукт», а продукты на основе белка бобовых культур чаще позиционируются как «натуральные» [17].

Таким образом, рынок растительной мясоимитирующей продукции характеризуется динамично растущим спросом, резким увеличением числа новых производителей, отсутствием стандартной для отрасли технологии. В связи с этим актуальна разработка на научной основе технологии производства растительной мясоимитирующей продукции. Целевые сегменты потребителей: по мотиву потребления – ценители вкуса и отсутствия вреда для здоровья; по типу питания — приверженцы традиционной диеты и флекситарианцы. С учетом характеристик целевого сегмента формируются требования к продукту: готовый к употреблению растительный продукт по внешнему виду и вкусу имитирующий мясо с продолжительным сроком хранения и повышенным содержанием полезных веществ.

1.1Обоснование ингредиентного состава растительной мясоимитирующей продукции

Продукты функционального питания — это продукты здорового питания, физиологически значимые продукты питания. К таковым относятся продукты потребления, которые имеют вид традиционной пищи и предназначены для питания в составе обычного рациона, но в отличие от продуктов массового потребления содержат функциональные ингредиенты, оказывающие позитивное действие на отдельные функции организма или организм в целом.

Продукт можно считать функциональным, если содержание в нем функционального ингредиента находится в пределах 10-50 % средней суточной потребности, определенной формулой сбалансированного питания [13].

Основными отличительными признаками функциональных пищевых продуктов являются:

— пищевая ценность;

— вкусовые качества;

— физиологическое воздействие на организм.

Поэтому к функциональным относятся следующие группы продуктов:

1) натуральные пищевые продукты, которые от природы содержат большое количество функционального ингредиента, например, овсяные отруби, богатые клетчаткой, рыбий жир как источник полиненасыщенных жирных кислот, цитрусовые, содержащие большое количество витамина С;

2) традиционные пищевые продукты, в которых уменьшается количество вредных для здоровья компонентов (холестерин, животные жиры с высоким содержанием предельных жирных кислот, низкомолекулярные углеводы, такие как сахароза, натрий и т.д.);

3) пищевые продукты, дополнительно обогащенные функциональными ингредиентами с помощью различных технологических приемов, например, хлеб с отрубями, фруктовые пюре, обогащенные кальцием, продукты обогащенные йодом [13].

Функциональные продукты следует отличать от лечебной пищи, примерами которой являются диетические, лечебно-профилактические, специализированные продукты питания.

При разработке функциональных продуктов питания необходимо соблюдать следующие принципы:

а) для обогащения продуктов питания в первую очередь используются те ингредиенты, дефицит которых реально имеет место, широко распространен и опасен для здоровья (для России это витамины С, группы В, минеральные вещества, такие как йод, железо и кальций);

б) выбор конкретного функционального ингредиента осуществляется с учетом его совместимости с компонентами пищевого продукта, предназначенного для обогащения, а также совместимости его с другими функциональными ингредиентами;

в) добавлять функциональные ингредиенты следует, прежде всего, в продукты массового потребления, доступные для всех групп детского и взрослого питания и регулярно используемые в повседневном питании, с учетом рецептурного состава и агрегатного состояния пищевых систем, предназначенных для обогащения;

г) введение функционального компонента в пищевые продукты не должно ухудшать потребительские свойства продукта, а именно:

— уменьшать содержание и усвояемость других пищевых веществ;

— существенно изменять вкус, аромат и свежесть продуктов;

— сокращать сроки хранения продукта;

д) должно быть обеспечено сохранение нативных свойств, включая биологическую активность функциональных ингредиентов, в процессе кулинарной обработки и хранения продукта;

е) в результате введения в рецептуру функциональных ингредиентов должно быть достигнуто улучшение потребительского качества продукции.

Для определения базовых ингредиентов, входящих в состав функциональных продуктов проведём анализ рецептур различных растительных мясоимитирующих продуктов, представленных на российском рынке (таблица 1) [13].

Таблица 1 – Сравнительная характеристика основных ингредиентов функциональных мясоимитирующих продуктов [13]

Проведя анализ рецептур, мы пришли к выводу, что сбалансированная рецептура растительных мясоимитирующих продуктов включает основные питательные вещества: белки, жиры, углеводы.

За восполнение белков в подобных продуктах, как правило, отвечают мука, концентраты или изоляты белков бобовых культур, так же возможно использование картофельного белка.

Жиры восполняются растительными маслами (оливковое, подсолнечное, кокосовое).

Углеводы помогают удерживать ингредиенты вместе, обеспечивая нужную текстуру. К таким связующим веществам относятся картофельный крахмал, метилцеллюлоза и пшеничный глютен.

Ароматизаторы и красители, так же имеют растительное происхождение, чаще всего используют свекольный сок, яблочный экстракт, дрожжевой экстракт, красный рисовый краситель.

Но все же основой любого мясоимитирующего продукта является именно растительный белок, получаемый из бобовых и злаковых культур.

Растительные белки находят применение в производстве пищевых продуктов в качестве ингредиентов питательной, технологической и лечебно-профилактической значимости благодаря присущим им уникальным функциональным свойствам.

Для обеспечения необходимого качества готового продукта и дальнейшей разработки новых продуктов нам необходимо знание основных функциональных свойств растительных белков.

1.2Функциональные и технологические свойства бобовых изолята

К важным функциональным свойствам белков относятся растворимость, водосвязывающая и жиросвязывающая способность, способность стабилизировать дисперсные системы (эмульсии, пены, суспензии), образовывать гели, пленкообразующая способность, адгезионные и реологические свойства (вязкость, эластичность), способность к прядению и текстурированию [14].

Для создания мясоимитируюшей продукции применяется текстурирование белковых продуктов (мука, концентрат, изолят) методом экструзии при воздействии нагревания и давления в результате удается получить свойственную мясу текстуру волокон.

Кроме того, протеины влияют на сенсорное восприятие, то есть на внешний вид, цвет, запах, вкус и текстуру продукта. Эти ключевые характеристики определяют потребительский спрос. Запах соевых протеинов и его взаимодействие с другими запахами в значительной степени обуславливает приемлемость потребления продуктов.

Значительные успехи достигнуты в уменьшении запаха, особенно в рафинированных продуктах, таких как концентраты и изоляты, однако легкий запах всегда остается, но содержании соевых протеинов в пищевых продуктах в небольших количествах.

Важным аспектом мясоимитирующей продукции является экономическая заинтересованность производителей в использовании ингредиентов – заменителей мясного сырья. Их стоимость, функциональность при использовании в рецептурах классического ассортимента изделий, дополнительная пищевая ценность и, соответственно, окончательная себестоимость готового продукта должны успешно конкурировать с мясными продуктами.

Если при наличии всех описанных свойств ингредиента он еще обладает приемлемыми органолептическими показателями: нейтральным вкусом, отсутствием интенсивной окраски, а также естественным природным происхождением, то этот ингредиент может сыграть важную роль в инновационных решениях при производстве продуктов нового поколения.

Потенциал использования растительного белка оценивают по возможности соответствовать понятию «идеальный белок». Под понятием «идеальный белок» подразумевают белок, сбалансированный по аминокислотному составу для роста и развития организма (рисунок 6). Но и это понятие идеализировано, поскольку для разных организмов соотношение аминокислот не постоянно, и зависит от возраста, образа жизни, состояния и др.

Гороховый белок как ингредиент имеет множество преимуществ по сравнению с другими растительными белками:

– обладает отличными водо- и жиросвязывающими свойствами;

– не содержит генетически модифицированные источники;

Рисунок 6 – Аминокислотный состав белка в различных источниках, г/100 г. Варианты: 1 – Изолейцин, 2 – Лейцин, 3 – Лизин, 4 – Метионин + Цистеин, 5 – Фенилаланин + Тирозин, 6 – Треонин, 7 – Валин, 8 – Триптофан

– полезен, так как является концентрированным источником легкоусвояемого белка и его аминокислотный состав близок к «идеальному белку»;

– обладает нейтральным вкусом.

Таким образом, применение горохового белка при производстве функциональных продуктов, а в частности мясоимитирующих, обосновано не только с технологической точки зрения, но и с точки зрения потребительских свойств.

1.3Ламинария, как обогатитель в пищевых технологиях

Самым распространенным способом решения проблемы нехватки йода является использование йодирование соли. Входящий в нее неорганический йод (йодид калия или йодат калия) полностью поглощается щитовидной железой. Унифицированные рекомендации по использованию йодированной соли как наиболее доступного, дешевого и надежного средства профилактики ЙДЗ были разработаны ICCIDD, но эффективность этого метода недостаточно высока. Во-первых, возможны потери йода во время транспортировки и хранения йодированной соли. Во-вторых, количество ее потребления конкретным человеком трудно учесть.

Наиболее изученными и часто используемыми источниками органического йода являются морские водоросли: ламинария, спирулина, фукус и цистозира черноморская, а также йодказеин [9-11]. На их основе или с их использованием разработаны йодные препараты и продукты питания: йодированные молоко, хлеб, яйца.

Чаще всего йодом обогащают хлеб, который входит в группу диетических хлебобулочных изделий, вводя порошок ламинарии. Представители этой группы — диетические отрубные хлебцы с лецитином и морской капустой (пшеничные отруби – 40%, порошок морской капусты – 2%, фосфатидный концентрат – 10%) выпекают в формах массой 300 г; хлеб «Мурманский» (3,8% ламинарии) и др.

Кроме того широко используется органическое соединение йода в виде йод-казеина, применение которого в качестве добавки в пищевые продукты исключает передозировку йода в организме человека. Добавку этого органического соединения в настоящее время активно используют в производстве хлеба и булочных изделий 19 наименований.

Внесение пищевой добавки ВИТЭН ТВ по ТУ 9291-001-45189437-07 позволяет обогащать хлебобулочные изделия йодом до содержания 29 мкг/100 г, комплексные обогащающие добавки «Фиосел» и «Фиосел 1», содержащие не только йод, но и селен, позволяют довести расчетное содержание селена в 100 г продукта до мкг 20,7, йода – до мкг 25,1.

Предприятие «Нива-хлеб» (г. Москва) предлагает новый ассортимент пшеничных и ржанопшеничных изделий с использованием дрожжей «Московских» — йодированных, вырабатываемых дрожжевым предприятием ОАО «Дербеневка».[12]

Бурая водоросль ламинария наиболее часто используется на пищевые цели, так как благодаря фотосинтезу ее слоевища содержат практически все элементы питания.

Ламинария имеет в своём составе большое количество легко усваиваемого йода (в среднем до 0,3% от сухого веса), связанного с органическими молекулами. Поэтому он легко усваивается организмом человека, нормализуя функции щитовидной железы.

Наиболее удобной формой хранения и транспортирования является сушеная ламинария.

Было предложено использовать порошок сушеной водоросли ламинарии в качестве пищевой добавки в растительную мясоимитирующую продукцию.

2. Организация экспериментальных исследований

2.1Организация работы и схема проведения экспериментальных исследований.

Экспериментальные исследования проводились в научно-исследовательских лабораториях ФГБОУ ВО Вятской ГСХА (рисунок 7) и в исследовательских лабораториях ООО АПХ «Дороничи».

Рисунок 7 – Лаборатория инновационных технологий пищевых производств ФГБОУ ВО Вятская ГСХА

Схема экспериментальных исследований представлена на рисунке 8.

Рисунок 8 — Схема проведения исследований

Объектами исследований явились сырье, пищевые добавки и готовая продукция:

— текстурированный гороховый белок,

— соль пищевая йодированная,

— загустители (метилцеллюлоза, целлюлоза, мальтодекстрин),

— специи (паприка, перец черный),

— дрожжевой экстракт,

— красящий пищевой продукт (концентрат свекольного сока),

— карамель сухая (карамельный сахарный сироп),

— масло подсолнечное рафинированное дезодорированное отбеленное высшего сорта,

— кокосовое нерафинированное масло

— ламинарии слоевища (морская капуста)

— Контрольные и модельные образцы растительной мясоимитирующей продукции здорового питания с увеличенным сроком хранения.

2.2 Методы исследований

При выполнении работы использовались как стандартизованные, так и общепринятые методы исследований, обеспечивающие выполнение поставленных задач. Методы исследования приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Методы исследования

Продолжение таблицы 2

Определение массовой доли белка

Для определения массовой доли белка использовали аппарат Кьельтек (Kjeltec) — анализатор для определения содержания белка или азота по методу Кьельдаля (ГОСТ 25011-81), который основан на минерализации пробы, последующей отгонки аммиака в раствор серной кислоты с последующим титрованием исследуемой пробы.

Определение влагосвязывающей способности (ВСС)

Навеску исследуемого образца массой 0,3 г взвешивают на аналитических или торзионных весах на кружке из полиэтилена диаметром 15-20 мм, после чего ее переносят на обеззоленный фильтр диаметром 9-11 см, помешенный на стеклянную или плексигласовую пластинку так, чтобы навеска оказалась под полиэтиленовым кружком. Сверху навеску накрывают пластинкой такого же размера, как нижняя, устанавливают на нее груз массой 1 кг и выдерживают 10 мин. Фильтр с навеской освобождают от груза и нижней пластинки.

Карандашом очерчивают контур пятна вокруг спрессованного мяса, контур влажного пятна вырисовывается сам при высыхании фильтровальной бумаги на воздухе.

Площадь пятна, образованного адсорбированной влагой, вычисляют по разности между общей площадью пятна и площадью пятна, образованного мясом Площади пятен, образованных спрессованным мясом и адсорбированной влагой, измеряют планиметром. Экспериментально установлено, что 1 см³ площади влажного пятна фильтра соответствует 8,4 мг воды.

Массовую долю связанной влаги по методу прессования вычисляют по формулам:

(1)

(2)

где X₁ — массовая доля связанной влаги, % к массе мяса;

Х₂ — то же, % к общей влаге;

А — общая масса влаги в навеске, мг;

Б — площадь влажного пятна, образованного адсорбированной влагой, см³;

m — масса навески мяса, мг.

Определение влагоудерживающей способности

Образец массой 5 г равномерно наносят стеклянной палочкой на внутреннюю поверхность широкой части молочного жиромера. Жиромер плотно закрывают пробкой и помещают на водяную баню при температуре кипения узкой частью вниз на 15 мин. Массу выделившейся влаги определяют расчетным путем по числу делений на шкале жиромера.

Влагоудерживающая способность мяса (ВУС, %):

ВУС = В – ВВC , (3)

влаговыделяющая способность (ВВС, %):

BBC = a ×n ×m^-1 ×100, (4)

где В — общая массовая доля влаги в навеске. %;

а — цена деления жиромера; а = 0,01 см3;

n — число делений;

m — масса навески, г.

Методы анализа структурно-механических показателей

Определение реологических показателей продукта проводили на приборе «Структурометр СТ-1». Определяли предельное напряжение сдвига, адгезионную способность и прочность продуктов.

Предельным напряжением сдвига называется минимальное напряжение, при котором происходит пластическое или вязкое течение материала.

Наиболее простым методом определения величины предельного напряжения сдвига, является метод внедрения в материал конуса. С погружение конуса в массу растет поверхность, на которой действуют напряжения сдвига, которые при этом постепенно уменьшаются. При определенной глубине погружения наступает остановка.

В результате трех испытаний находили среднее значение усилия нагружения.

Затем это значение подставляли в формулу и находили предельное напряжение сдвига:

(5)

где: k – константа конуса (для угла 45º = 0,416);

Fн – усилие нагружения, после времени релаксации, г;

h – глубина внедрения, м.

Адгезионная способность продукта (Р), то есть адгезионное напряжение, характеризует степень прилипания адгезива к ограждающей поверхности и определялась по формуле:

Р = F / S, (6)

где Р – адгезионная способность продукта, Па;

F – усилие касания, Н;

S – площадь отрыва, м² (S = 0,0009 м²).

Прочность студней определяется методом Валента, с помощью сферической насадки, диаметром 11 мм. Определение прочности производится перемещением рабочего столика со скоростью холостого хода до соприкосновения поверхности образца и сферической насадки. При достижении заданного усилия касания нагрузка на образец изменяется с установленной скоростью до разрушения образца. После каждого успешного завершения режима на индикаторе отображается среднее значение.

При успешном завершении процесса на индикатор выводится количество замеров Fn=х, среднее значение максимального усилия напряжения в формате F=(-)ххх и глубина в формате Н=(-)хх.хх.

Определение биологической ценности белков

Коэффициент различия аминокислотного скора

(7)

где: КРАС – коэффициент различия аминокислотного скора, %

РАС_j — различие аминокислотного скора j-той аминокислоты белка jисследуемого продукта, %

n – количество незаменимых аминокислот.

(8)

где: Cmin — минимальный из скоров незаменимых аминокислот белка исследуемого продукта по отношению к эталону, %.

Биологическая ценность белка:

БЦ = 100- КРАС, (9)

где: БЦ – биологическая ценность белков исследуемого продукта, %.

Коэффициент утилитарности аминокислотного состава белков:

(10)

где: U – коэффициент утилитарности аминокислотного состава белка;

Aj – содержание j –той незаменимой аминокислоты в белке исследуемого продукта, г/100 г белка.

(11)

где: а_j — утилитарность содержания j-той аминокислоты в белке продукта;

Cmin — минимальный из скоров незаменимых аминокислот белка исследуемого продукта по отношению к эталону, %

Cj — аминокислотный скор незаменимой аминокислоты по отношению к эталону, %

На основании этого показателя рассчитывается количество j-той аминокислоты, которое может быть утилизировано организмом

А_j = A_ja_j , г/100 г белка (12)

Показатель «избыточности содержания»:

(13)

где: n — показатель «избыточности содержания аминокислот, г/100 г белка;

Aэj — содержание j-той незаменимой аминокислоты в эталоне, г/100 г белка.

Показатель «сопоставимой избыточности»:

(14)

Математическую обработку экспериментальных данных, построение математических зависимостей осуществляли с использованием пакетов прикладных программ «Microsoft Excel».

2.3 Разработка рецептуры и технологической схемы производства растительной йодсодержащей мясоимитирующей продукции с продленным сроком хранения

Одним из важнейших критериев при разработке рецептур функциональных пищевых продуктов является сбалансированность аминокислотного состава. В качестве сырьевых компонентов используется текстурированный гороховый белок, которая богата полноценным белком (17,9%), минеральными элементами, в частности железом – 6,9 мг/100 г, фосфором — 314/100 г, витаминами и другими пищевыми веществами. Для характеристики биологической ценности разрабатываемой композиции были рассчитаны параметры аминокислотной сбалансированности белков, используемых продуктов, при помощи пакета прикладных программ Microsoft Office. В результате была получена сбалансированная рецептура композиции для производства функциональных продуктов. Рецептура представлена в таблице 3.

Таблица 3 — Рецептура растительной мясоимитирующей продукции с увеличенным сроком хранения (котлета для бургера) в расчете на 1 кг готового продукта

Рецептура на продукт, информация о физико-химических, органолептических и микробиологических показателях представлены в технико-технологической карте и в акте выработки опытной партии, так же там отражен технологический процесс (приложении 1,2).

Технологический процесс выработки растительной мясоимитирующей йодсодержащей продукции. Бобы гороха освобождали от посторонних примесей, суспендировали в воде, отделяли нерастворимые компоненты мезги ситованием экстракта на сите 75 мкм, оставшуюся суспензию нагревали до температуры 85-95˚С и доводили до рН 4,3 — 5,6, разделение суспензии осуществляли центрифугированиембелкового раствора, затем осадок сушили с получением сухого изолята белка.

Затем сухой изолят белка подвергается гидротации – кондиционированием. Подготовленная предварительная смесь может содержать от 5% до 30% (по весу) воды [15].

Важной характеристикой сырья на данном этапе является его водоудерживающая способность, которая позволит белку образовывать волокна при экструзии.

Затем кондиционированный белковый материал подается в экструзионный аппарат (т. е. экструдер), в котором смесь обрабатывается под механическим давлением, создаваемым винтами экструдера, с образованием расплавленной экструзионной массы (рисунок 9).

Рисунок 9 – текстурированный белковый изолят

Экструзионный аппарат, как правило, содержит множество терморегулируемых зон, через которые белковая смесь проходит под механическим давлением до выхода из аппарата через экструзионную матрицу. Температура в каждой последующей зоне превышает температуру предыдущей зоны. Так, смесь проходит четыре терморегулируемые зоны внутри экструзионного аппарата, причем смесь нагревается до температуры порядка 150°C. Не смотря на такую высокую температуру, учитывая быстрое прохождение через аппарат, сложившиеся условия допустимо считать мягкими, и можно констатировать, что благодаря им предупреждается развитие коричневого цвета и достигается удаление бобовых привкусов в продукте, позволяя продукту по внешнему виду приближаться к натуральному светлому мясу птицы или рыбы.

Обычно экструзионная масса подвергается давлению не менее 28 бар, и давление в двух последних зонах нагрева составляет от 70 бар до 210 бар. Давление в стволе зависит от многих факторов, включая, например, скорость вращения шнека экструдера, скорость подачи смеси в ствол, скорость подачи воды в ствол и вязкость расплавленной массы внутри ствола.

Влажность продукта подвергнутого экструзии сокращается до 3-12% [15].

После сброса давления расплавленная экструзионная масса выходит из барабана экструдера через матрицу, перегретая вода, присутствующая в массе, вспыхивает в виде пара, вызывая одновременное расширение (т. е. раздувание) материала.

Полученный текстурат и смесь вкусоароматических ингредиентов заливается холодной водой и льдом, выдерживается 12 часов при температуре 2ºС для более глубокой гидратации белков.

Подготавливается стабилизирующую смесь на основе загустителей, для связывания между собой частиц смеси, удержания ароматических компонентов и влаги. Смешивание проводят до образования белого, твердого геля (рисунок 10).

Рисунок 10 – Смесь стабилизирующих веществ

Гидротированный текстурат измельчается на волчке. Одновременно проводится куттерирование замороженного кокосового жира, в который затем вводится гидротированный текстурат, стабилизирующая смесь и измельченные слоевища ламинарии (рисунок 11).

Рисунок 11 – Растительный мясоимитирующий йодсодержащий фарш

Формированные котлеты размещаются на гастроемкость и проводится обработка при температуре 180˚С в течении 12-15 минут, с введённым щупом в заготовку до достижения 72˚С в центре изделия.

Укладывается на полипропиленовый лоток и подвергается герметической запайке ПЭТ пленкой.

Подвергается пастеризации путем автоклавирования при температуре не выше 85 — 95˚С в течении 30-60 мин. При таких параметрах достигается гибель вегетативных форм микроорганизмов.

Хранение осуществляется при температуре от 0 до 4 ˚С.

Если на запекание отправляется замороженный продукт, осуществляет с помощью фритюра в масле температурой 180˚С обработку проводят в течении 3-4 мин, затем осуществляется длительная пастеризация 1,5-2 ч.

На рисунке 12 представлен вариант сервировки блюда.

Рисунок 12 – Бургер с растительной мясоимитирующей йодсодержащей котлетой

2.4 Обоснование выбора режима пастеризации и изучение микробиологических показателей

Проводился подбор оптимальных показателей (температуры, давления и продолжительности автоклавирования), для обработки выработанного продукта, с целью увеличения сроков хранения не подвергая замораживанию.

Были проведены 5 серий опытов, нацеленные на достижение хранения продукта до 90 суток. В таблице 4 представлены параметры для каждой серии опытов.

Таблица 4 – Параметры пастеризации продукта

Ниже представлены графики в которых отмечен контроль роста количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ)

Рисунок — 13. Рост КМАФАнМ при пастеризации по параметрам 1 варианта, КОЕ, г●10³

Рисунок 14 — Рост КМАФАнМ при пастеризации по параметрам 2 варианта, КОЕ, г●10³

Рисунок 15 — Рост КМАФАнМ при пастеризации по параметрам 3 варианта, КОЕ, г●10³

Рисунок 16 — Рост КМАФАнМ при пастеризации по параметрам 4 варианта, КОЕ, г●10³

Анализируя данные отраженные на рисунках 13-16 можно констатировать рост микроорганизмов свыше нормы. По нормам Технического регламента №68 от 09.10.2013 «О безопасности мяса и мясной продукции» содержание КМАФАнМ не должно превышать 2,5●10³ КОЕ/г.

При пастеризации по параметрам 5 варианта отмечается рост КМАФАнМ в количестве 0,2●10³ КОЕ/г на 95 сутки после проведения обработки.

Результаты исследований микробиологических показателей приведены в таблице 5.

Таблица 5 — Микробиологические показатели продукции в процессе хранения при температуре 4°С.

3. Определение потерь йода при тепловой обработке

Производится анализ потерь йода в йодированной растительной мясоимитирующей продукции и готовых изделиях до и после тепловой обработки

Результаты исследований приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Анализ потерь йода до и после тепловой обработки

Проведенные исследования показали, что в процессе тепловой обработки теряется около 47%.

3.1 Пищевая ценность

Пищевая ценность любого продукта характеризуется его химическим составом. В разработанном продукте при определении пищевой ценности рассчитывали процент удовлетворения потребности организма человека при норме потребления – 100 г.

Таблица 7 – Пищевая ценность

3.2 Показатели безопасности печеночно-растительной кулинарной продукции

Показатели безопасности продукции в соответствии с «Едиными санитарно-эпидемиологическими и гигиеническими требованиями к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)» приведены в таблице 8.

Таблица 8 — Показатели безопасности

4. Оценка экономической эффективности производства растительной мясоимитирующей йодсодержащей продукции

Важнейшими показателями конечных результатов и совокупной эффективности производства продукции являются прибыль и рентабельность производства. А значит, оценка экономической эффективности предусматривает, прежде всего, расчет издержек производства и расчет цены.

Издержки производства состоят из затрат на сырье, затрат на основные и вспомогательные материалы, затрат на технологические цели (энергия, холод, вода и пр.), затрат на заработную плату основных производственных рабочих и других расходов на обслуживание производства.

Определим издержки производства мясоимитирующей продукции. Для начала рассчитаем затраты на сырье (таблица 9).

Таблица 9 — Расчет затрат на сырье

Транспортно-заготовительные расходы условно примем в размере 5 % от суммарной стоимости сырья, основных и вспомогательных материалов, тары и упаковки.

Определим стоимость затрат на топливо, энергию и воду на технологические целив расчете на единицу продукции. Расчет произведем, исходя из норм расхода на единицу продукции и ориентировочной стоимости 1 кВт-ч электроэнергии и 1 м³ газа.

Общепроизводственные расходы включают в себя расходы на обслуживание производства, управление цехом, содержание и эксплуатацию оборудования цеха. Условно примем величину общепроизводственных расходов в размере 300% от основной заработной платы основных производственных рабочих.

Коммерческие расходы примем в размере 2% от производственной себестоимости.

Все затраты на производство продукции представим в таблице 10.

Таблица 10 — Калькуляция себестоимости 1 кг продукции

Расчет цены 1 кг готовой продукции и 1 порции (котлеты)мясоимитирующей продукции произведем по методу «Средние издержки плюс прибыль» (таблица 11).

При этом заложим норматив рентабельности 25%.

Таблица 11 — Расчет цены 1 кг продукции по методу «Средние издержки плюс прибыль»

Таким образом, средняя планируемая цена с учетом рентабельности за единицу мясоимитирующей продукции (1 котлета)составит 37,13 руб., что в сравнении со среднерыночными ценами на подобные мясные продукты гораздо ниже, а значит анализируемый мясоимитирующий продукт вполне сможет найти рынок сбыта и быть на нем конкурентоспособным, а значит эффективным.

Конечно, мясо и мясные изделия являются наиболее традиционными для российских покупателей продуктами, но в условиях насыщенности российского рынка свининой и говядиной, а также в условиях актуальности здорового питания и образа жизни, мясоимитирующая продукция вполне может найти постоянных покупателей и занять свою нишу. Тем более что, представители розничных сетей по продаже продуктов питания отмечают рост потребительского интереса к продукции такого рода.

Учитывая увеличивающийся интерес со стороны торговых сетей и самих потребителей, экономическая эффективность производства мясоимитирующей продукции может считаться вполне доказанной.

Заключение

1. Проведен детальный анализ рынка растительной мясоимитирующей продукции здорового питания, характеризующийся динамично растущим спросом, резким увеличением числа новых производителей, отсутствием стандартной для отрасли технологией.
2. Экспериментальные исследования проводились в лаборатории инновационных технологий пищевых производств и аналитической лаборатории ФГБОУ ВО Вятской ГСХА и исследовательских лабораториях ООО АПХ «Дороничи» согласно схемы. Объектами явились растительное сырье, пищевые добавки и готовая продукция. При выполнении работы использовались как стандартизованные, так и общепринятые методы исследований
3. Для характеристики биологической ценности разрабатываемой композиции были рассчитаны параметры аминокислотной сбалансированности белков, используемых продуктов, при помощи пакета прикладных программ Microsoft Office. В результате была получена сбалансированная рецептура композиции для производства функциональных продуктов
4. Предложена подробная технологическая схема производства растительной мясоимитирующей йодсодержащей продукции с увеличенным сроком хранения
5. Проведены исследования органолептических и физико-химических показателей опытной партии растительной мясоимитирующей продукции с увеличенным сроком хранения (котлета для бургера), установлено соответствие требованиям нормативных документов, установлена пищевая и энергетическая ценность продукта.
6. Разработана технико-технологическая карта для серийного производства на ООО «МК Дороничи».
7. Средняя планируемая цена с учетом рентабельности за единицу мясоимитирующей продукции (1 котлета)составит 37,13 руб., что в сравнении со среднерыночными ценами на подобные мясные продукты гораздо ниже, а значит анализируемый мясоимитирующий продукт вполне сможет найти рынок сбыта и быть на нем конкурентоспособным, а значит эффективным.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. A.с. 1662477 А 23 L 1/315 Консервы мясные для детского и диетического питания / П.А. Прокушенков, В.А. Гоноцкий, К.С. Ладодо, Л.В. Шахназарова, Б.П. Суханов. (СССР). — №4394762/13; заявл: 18.03.88; опубл. 15.07.91, Бюл. № 26 — 1с: ил.
2. Aiking, H. Future protein supply //Trends in Food Science &Technology(2011), 22(2–3), 112–120. doi:https://doi.org/10.1016/j.tifs.2010.04.005
3. Bryant C. J. We Can’t Keep Meating Like This: Attitudes towards Vegetarian and Vegan Diets in the United Kingdom. // Sustainability, 11(23), 6844 doi: https://doi.org/10.3390/su11236844.
4. Ellen J. Van Loo, Vincenzina Caputo, Jayson L. Lusk Consumer preferences for farm-raised meat, lab-grown meat, and plantbased meat alternatives: Does information or brand matter? // Food Policy (2020)doi: https://doi.org/10.1016/j.foodpol.2020.101931.
5. Hoek, A. C., Luning, P. A., Weijzen, P., Engels, W., Kok, F. J., & de Graaf, C. Replacement of meat by meat substitutes.A survey on person- and product-related factors in consumer acceptance. //Appetite(2011), 56(3), 662–673.doi: https://doi.org/10.1016/j.appet.2011.02.001
6. How will cultured meat and meat alternatives disrupt the agricultural and food industry? / A.T. Kearney, 2019. [Текст электронный] — URL: https://www.kearney.com/documents/20152/2795757/How+Will+Cultured+Meat+and+Meat+Alternatives+Disrupt+the+Agricultural+and+Food+Industry.pdf/06ec385b-63a1-71d2-c081-51c07ab88ad1?t=1559860712714
7. Michel F., Hartmann C., Siegrist M. Consumers’ associations, perceptions and acceptance of meat and plant-based meat alternatives // Food Quality and Preference (2020) doi: https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2020.104063.
8. Peter SladeIf you build it, will they eat it? Consumer preferences for plant-based and cultured meat burgers // AppetiteVolume 125, 1 June 2018, Pages 428-437 doi: https://doi.org/10.1016/j.appet.2018.02.030
9. Аминина, Н.М. Лечебно-профилактический продукт «Ламиналь-биогель из морских водорослей» [Текст]- Владивосток: ТИНРО, 2006.-34 с.
10. Артюхова, С.И. Использование йодсодержащих добавок в производстве плавленых сыров [Текст] / С.И. Артюхова, Е.М. Буданова, Е.А. Молибога // Сб. ст. межд. конф. «Перспективы производства продуктов питания нового поколения». Омск,2003.-С. 150-151.; Битуева, Э.Б. Восстановление микроэлементарного баланса организма на примере восполнения йодной недостаточности Текст. / Э.Б. Битуева, Ю;А. Капустина, С.Д. Жамсаранова // Фундаментальные исследования. 2004. — № 3.- С. 96.
11. Базарнова, Ю.Г. Оценка интегрального показателя конкурентоспособности мясных паштетов/ Ю.Г. Базарнова, Е.М. Черников, А.А. Ишевский [Текст] //Мясные технологии.-2011.-№5.- С.62-65.
12. Бакуменко, О., Марташов, Д. Загустители и структурообразователи [Текст] / О. Бакуменко, Д. Марташов// Пищевая промышленность. — 1999. — 11. — С. 30 — 33 .
13. Изотова, В.А. Анализ растительных ингредиентов для производства функциональных продуктов [Статья] /В.А. Изотова //Инновации и достижения в сельском хозяйстве: Материалы II Всероссийской (национальной) научно-практической конференции. — Киров: Вятская ГСХА, 2020. — С. 26-30.
14. Изотова, В.А. Перспективы использования растительного белка для создания мясоимитирующего продукта [Статья] /В.А. Изотова, Н.А. Березина //Безопасность и качество сельскохозяйственного сырья и продовольствия: Сборник статей Всероссийской научно-практической конференции. — Москва, 2020. — C. 247-251.
15. Изотова, В.А. Теоретический обзор технологических особенностей производства мясоимитирующей продукции [Статья] /В.А. Изотова //Технологии и продукты здорового питания: Сборник статей XII Национальной научно-практической конференции с международным участием /под общей ред. Неповинных Н.В., Поповой О.М., Фатьянова Е.В. — Саратов: СГАУ, 2021. — С. 248-251.
16. Карабут Т. За гранью мяса. Смогут ли растительные и клеточные аналоги мясной продукции составить конкуренцию традиционному животноводству [Текст электронный] — URL: https://www.agroinvestor.ru/analytics/article/33323-za-granyu-myasa-smogut-li-rastitelnye-i-kletochnye-analogi-myasnoy-produktsii-sostavit-konkurentsiyu/(дата обращения 20.11.2020).
17. Курбанов Р.Ф., Маракулина И.В. Маркетинговый анализ конкурентных предложений на рынке растительной мясоимитирующей продукции // Вестник аграрной науки. 2020. №6(87). С.114-121.
18. Мировой рынок растительного мяса достиг объема в $20 млрд [Текст электронный] — URL: https://www.oilworld.ru/news/316364(дата обращения 25.12.2020).
19. Почти половина россиян готовы включить искусственное мясо в свой рацион [Текст электронный] — URL: https://nafi.ru/analytics/pochti-polovina-rossiyan-gotovy-vklyuchit-iskusstvennoe-myaso-v-svoy-ratsion-en-at-least-half-of-rus/ (дата обращения 11.11.2020).
20. Рынок заменителей мяса – мировые тенденции и прогнозы до 2019 года [Текст электронный] — URL: https://marketpublishers.ru/report/consumers_goods/food _beverage/meat-substitutes-market-by-source-type-category-geography.html (дата обращения 15.01.2020)
21. Рынок растительного «мяса» будет расти на 15,8% в год [Текст электронный] — URL: https://meatinfo.ru/news/rinok-rastitelnogo-myasa-budet-rasti-na-158-v-god-411122(дата обращения 25.12.2020).
22. Шелепина Н.В. Использование продуктов переработки зернобобвых культур в качестве альтернативы мясному белку // Образование и наука без границ: фундаментальные и прикладные исследования. 2018. № 8. С. 186-190.

Приложения

РЕФЕРАТ

Отчет содержит 49 с., 20 рис., 4 табл., 2 приложения, 53 источника.

Ключевые слова: растительные остатки, измельчитель, раздатчик, солома в валках, рулон, трактор.

Объектом исследования являются растительные остатки стеблей после обмолота (солома в валках), солома, заготовленная в рулонах, технические средства для ее переработки (измельчения).

Цель работы – совершенствование технологии рециклизации растительных остатков с целью получения биологических средств, используемых в органическом земледелии. В ходе исследований предложены усовершенствованные технологии рециклизации растительных остатков в полеводстве и на животноводческих фермах, а также новые технические средства для их реализации.

Работа проводилась непосредственно в полевых условиях и на животноводческом комплексе крупного рогатого скота ЗАО агрокомбинат племзавод «Красногорский », г. Киров.

Для переработки стебельных материалов любого вида и состояния, оставшихся неиспользованными на протяжении многих лет и хранящимися под открытым небом у животноводческих ферм, предлагается стационарный питатель-измельчитель грубых кормов ИРГК «ВЯТКА», разработанный в Вятской государственной сельскохозяйственной академии, серийный выпуск которого был освоен на Слободском машиностроительном заводе (Кировская область). Всего произведено 229 таких агрегатов.

Для измельчения соломы в валках после обмолота использовали модернизированную косилку КИР-1,5 в агрегате с трактором класса 1.4.

Работа выполнялась по заданию Департамента сельского хозяйства и продовольствия Кировской области. Проверка агрегата на Кировской МИС дала положительные результаты, после чего было принято решение о постановке его на производство на одном из машиностроительных заводов города Кирова для сельскохозяйственных предприятий Кировской области (акт испытаний прилагается). Всего было изготовлено более 300 комплектов по заявкам хозяйств.

Для измельчения стебельных материалов (кормов), заготовленных в рулонах и тюках, создан мобильный измельчитель-раздатчик, агрегатируе-мый также с трактором класса 1.4. Машина обеспечивает самозагрузку рулона, транспортировку его к месту переработки (измельчение и раздача грубого корма в коровнике, внесение подстилки), измельчение и разбрасыва-ние материала на выгульной площадке. При необходимости имеется возмож-ность вносить измельченный материал на плодово-ягодных плантациях в виде мульчи. Мобильный измельчитель-раздатчик удостоен диплома третьей степени и бронзовой медали ВДНХ (2003 год).

Материалы исследований защищены патентами РФ и опубликованы в различных издательствах.

ВВЕДЕНИЕ

Измельчение растительных остатков, включая пожнивные, в частности соломы с последующей заделкой ее в почву, во многом обеспечивают стабилизацию почвенного плодородия. По данным научных исследований целого ряда ученых с соломой в почву возвращается до 33% фосфора, до 70% калия, 50% магния и до 75% кальция. Интенсивность процесса гумификации растительных частиц во многом зависит от равномерности распределения их по поверхности поля.

Цель исследований – совершенствование технологии рециклизации растительных остатков для получения биологических средств, используемых в органическом земледелии. Предложены усовершенствованные технологии рециклизации растительных остатков в полеводстве и на животноводческих фермах, и, что особенно важно, — новые технические средства для их реализации.

В настоящее время при комбайновой уборке зерновых предусмотрено измельчение соломы одновременно с обмолотом, при этом на измельчение соломы затрачивается до 30% мощности двигателя, что ухудшает качество обмолота. Кроме того, анализ работы комбайнов показывает, что в целом ряде хозяйств при уборке зерновых днище комбайна снимается, солома остается на поле в виде валков или копен. В таком виде ее заделка в почву весьма затруднена (запахивание и другие агротехнические приемы). Решить задачу качественного измельчения и равномерного распределения по поверх-ности поля соломы зерновых после обмолота позволяет разработанный в Вятской ГСХА измельчитель соломы в валках на базе косилки-измельчителя КИР-1,5. В основе конструкции измельчителя соломы заложен принцип работы молоткового рабочего органа.

Модернизация косилки КИР-1,5 заключается в смене стандартных рабочих органов ножевого типа (Г-образных лопаток с острой рабочей кромкой) на молотковые, как более надежные при измельчении различных материалов, в том числе стебельных и пожнивных растительных остатков в полевых условиях. В заводской конструкции противорежущий нож демонти-руется и заменяется декой с контрмолотками. Изменяется и выгрузной дефлектор: вместо стандартного на его место устанавливается укороченный выгрузной дефлектор, выполненный расширяющимся на выходе. КИР-1,5 имеется почти в каждом хозяйстве, комплект рабочих органов стоит 50…70 тыс. рублей. Переоборудование же занимает несколько часов. Производство комплекта таких сменных органов освоено на машиностроительном предприятии ОАО завод «Почвомаш» г. Кирова. Проведены испытания на Кировской государственной МИС. По результатам испытаний дано положительное заключение (Приложение 1). По заявкам хозяйств изготовлено более 300 таких комплектов.

В то же время, анализ технологий утилизации соломы и других растительных остатков показывает, что с учетом современных технологий рециклизации данного продукта возникает целый ряд вопросов, связанных с измельчением сено-соломистых материалов при внесении подстилки в животноводческих помещениях и на выгульных площадках, а также в виде мульчи на ягодных плантациях. Существующие технические средства (например ИРС-2) имеют строго направленную функцию – измельчение соломы в валках. Стоимость данного агрегата около 800 тыс. рублей, а работает он максимум 2 недели в году.

Для измельчения сено-соломистых отходов, заготовленных в виде тюков и рулонов, но не востребованных производством, хранящихся под открытым небом на территории животноводческих ферм и комплексов, предлагается стационарный питатель-измельчитель с горизонтальным подающим бункером, также разработанный в Вятской ГСХА. На ВДНХ в Москве измельчитель удостоен серебряной медали. По решению Прави-тельства Кировской области данный агрегат был поставлен на производство на Слободском машиностроительном заводе (Кировская область). Всего за три года выпущено 229 таких питателей-измельчителей.

Существующие измельчители рулонированных кормов выполняют также только одну функцию – измельчение рулонов. Для измельчения сте-бельных кормов россыпью и в тюках данные машины не предназначены. Для измельчения стебельных кормов россыпью, в тюках и рулонах пред-лагается прицепной молотковый измельчитель с горизонтальным вращаю-щимся подающим бункером, агрегатируемый с трактором класса 14 кН.

Измельчитель-раздатчик является разработкой ученых Вятской ГСХА. В 2003 году он демонстрировался на ВДНХ и был удостоен диплома 3 сте-пени и бронзовой медали.

Все три типа измельчителей разработаны в Вятской ГСХА, их новизна подтверждена патентами на изобретения и полезные модели. По материалам исследований защищена 1 докторская и 4 кандидатских диссертации.

В то же время – это научная работа, ее научная новизна состоит в дальнейшем развитии теории молотковой дробилки, а именно – в расширении использования молотковых рабочих органов с различного рода подающими механизмами.

В материалах опубликованных статей получила развитие теория планирования эксперимента совместно с методами математического модели-рования, позволяющими существенно сократить время и материальные ресурсы при выработке оптимальных параметров объектов исследований.

1 Агротехнические предпосылки внесения соломы в качестве удобрения

1.1 Использование соломы в качестве удобрения

В последнее время всё чаще некомпостированная солома находит применение не только в качестве кормовой единицы, подстилки, но и в качестве удобрения. Применение соломы с экономической и организацион-ной точки зрения представляет большой интерес. Солома, находящаяся на поверхности поля, подлежит или немедленной заделке или же остаётся на поле и запахивается только при осенней вспашке [11…16]. Основным показателем, влияющим на качество заделки соломы, является равномер-ность её распределения на поверхности поля и степень измельчения массы. Мульчированный слой, образующийся при заделке соломы, с биологической точки зрения имеет ряд преимуществ. Происходит лучшая гумификация почвы за счёт создания оптимальных условий для развития почвенной флоры и фауны, выраженной в повышении активности бактерий. К тому же соломенная мульча даёт возможность вспахать почву в течение более длительного времени при увеличивающейся влажности и наступающих заморозках.

При внесении соломы возникает необходимость в дополнительных питательных веществах, которые при разложении соломы поглощаются почвенными микроорганизмами [11…14]. Эту задачу можно решить за счёт минеральных удобрений, а именно азотосодержащих (при заделке соломы в почву рекомендуется дополнительно к обычным дозам удобрений вносить на каждые 10 ц соломы 8…10 кг азота преимущественно в форме цианамида кальция или известково-аммиачной селитры). При достаточно мелком измельчении соломы (в пределах 50…70 мм) необходимость в азотистых удобрениях отпадает, и процесс её разложения протекает достаточно быстро и благоприятно для плодородия почвы.

Солому лучше всего вносить в почву в качестве удобрений под пропашные культуры с достаточно длинным вегетационным периодом. В случае посева зерновых культур, биологически закреплённый азот чаще всего не будет минерализован в достаточном количестве ко времени максимальной потребности растений в элементах питания, а минерализовав-шийся позже азот вряд ли будет использован зерновыми культурами, что, в конечном счёте, может привести к его вымыванию.

В первые годы при регулярном применении соломы наблюдается недостаток растворимых азотистых соединений, проявляющийся при разло-жении органики. Без дополнительного внесения минеральных удобрений устанавливается равновесие между закреплённым и реминерализованным азотом; соответственно количество освобождающегося азота становиться больше, чем вновь закреплённого [22, 25, 26].

Вследствие минерализации внесённой в почву соломы повышается содержание легко усвояемых питательных веществ, способствующих повышению плодородия почвы и, как следствие, повышение урожайности и снижение расходов. Ежегодное внесение соломы в качестве удобрения повышает усвояемость фосфорной кислоты, калия и магния.

Таким образом, с агрономической точки зрения нет никаких возраже-ний против использования соломы в качестве удобрения, если оно проводится должным образом, и соблюдаются дополнительные условия, обеспечивающие быстрое течение процессов разложения.

На основе анализа можно сделать вывод, что внесение соломы в качест-ве удобрения способствует хорошей гумификации почвы в зависимости от степени измельчения, а при незначительной добавке минеральных удобрений она по своему влиянию на содержание гумуса в почве может вполне конкурировать с навозом [19…23].

Наиболее подробно рассмотрены две технологические схемы, преду-сматривающие применение комплекса машин для непосредственного внесения измельченной соломы в качестве удобрения. В первом варианте разбрасывание частиц соломы по полю ведётся параллельно обмолоту зерновых культур, во втором — обмолоченную солому оставляют на поле в валках, которые затем подбирают и измельчают дополнительными машинами. Для измельчения соломы можно использовать следующие машины:

— приспособления к комбайнам (ПНК-1500, ИСН-2, ИСН-3, ПУН-5, ПУН-6);

— прицепные измельчители (ПИ-1, 6, КИР-1,5).

Анализ работ [1…10, 17…21] показал, что наиболее популярными сре-ди существующих являются измельчители — приспособления к комбайнам СК-5, ДОН-1500. Но они не всегда обеспечивают оптимальную длину резки и равномерное распределение соломы по площади. Кроме того, отмечается быстрый износ ножей измельчителей ПУН-5 и ПКН-1500. При работе комбайна с ПУН-5 или ПНК-1500 на измельчение тратится огромная часть полезной энергии и нарушается воздушный режим молотилки. Исходя из этого, наиболее перспективным вариантом является использование прицепных машин с молотковыми рабочими органами. Приоритетное место в этой категории машин занимает КИР-1,5 (разработка Вятской ГСХА).

Отсутствие перспективных машин, способных измельчать валки влаж-ной соломы, послужило основой для разработки и создания измельчителя-разбрасывателя соломы из валков с молотковыми рабочими органами.

Поэтому создание многофункциональных машин способных при небольших изменениях выполнять несколько операций (заготовка кормов, измельчение и внесение в почву соломы) является важной научно-технической задачей.

На рисунке 1.1 представлена схема вариантов использования соломы в качестве удобрения.

Рисунок 1.1 — Схема вариантов использования соломы в качестве удобрения

1.2 Классификация измельчителей стебельных материалов

На сегодняшний день разработаны классификации существующих измельчителей по способу агрегатирования, способу подачи материала к рабочим органам, а также по типу рабочих органов.

Мы рассмотрели два вида конструкций измельчителей-разбрасы-вателей соломы: комбайновые и прицепные.

Работа любого измельчителя, и в частности измельчителя стебельных материалов, связана с большими затратами энергии. Поэтому технологичес-кие схемы, по которым работают измельчители стебельных материалов, должны предусматривать снижение энергозатрат при улучшении качества готового продукта и обеспечивать механизированную загрузку и выгрузку рабочего материала [1…10, 17…21].

В соответствии с предыдущими работами и исследованиями известно, что измельчители стебельных материалов должны отвечать следующим основным требованиям [27…35]: осуществлять измельчение с расщеплением рассыпного и прессованного материала, в том числе и высокой влажности; обладать высокой пропускной способностью при малом удельном расходе энергии; обеспечивать выровненный гранулометрический состав готового продукта; быть надежными, простыми по устройству, удобными в обслуживании; осуществлять качественную выгрузку измельчённого продукта; иметь большой ресурс наработки и высокую износостойкость рабочих органов. Качественные показатели работы измельчителя должны удовлетворять техническим нормам.

Перечисленные выше требования весьма жёстко ограничивают рамки использования существующих измельчителей и, как показывают многочис-ленные исследования [27…43], их технологические и конструктивные требования часто не отвечают в полной мере данным требованиям.

На современном этапе развития измельчителей стебельных материалов, и в частности измельчителей-разбрасывателей соломы, как в нашей стране, так и за рубежом, существует множество разновидностей машин, выполняю-щих данные виды операций и представляющие собой комплекс технических средств, которые имеют свою классификацию в зависимости от способа работы и вида рабочих органов и измельчающего устройства. Классификация измельчителей соломы из валков приводится во многих литературных источниках и представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Классификационная схема измельчителей соломы из валков по использованным рабочим органам и способам подачи материала

1.3 Структурно-технологические схемы измельчителей стебельных материалов

При анализе конструкций и рабочего процесса измельчителей следует учитывать, что они представляют собой совокупность сложных технических средств, объединённых общей технологической схемой и выполняющих несколько операций, подчинённых одному процессу. При этом наиболее распространенные из существующих измельчителей работают по одной из представленных ниже схем (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 – Структурно-технологические схемы измельчителей стебельных материалов: а – одноступенчатых открытого типа; б – двухступенчатых открытого типа; в – одноступенчатых закрытого типа

Структурная схема, представленная на рисунке 1.3, а, относится к одноступенчатым измельчителям открытого типа, и взаимодействие материа-ла с рабочими органами происходит непродолжительное время. Продукт измельчается и без разделения поступает на выгрузку. Такая технологическая схема наиболее распространена, проста в эксплуатации и характерна практи-чески для всех видов измельчающих устройств: ножевых соломорезок, сегментных и штифтовых измельчителей, безрешетных дробилок с молотковыми рабочими органами. Разрушение материала в таких измельчителях осуществляется путём излома, изгиба, разрезания, смятия и расщепления стеблей при воздействии рабочих органов и напора со стороны материала, противорезов или контрмолотков деки.

Измельчители, работающие по данной схеме, обладают высокой пропускной способностью, но низким качеством готового продукта, в частности, неравномерностью гранулометрического состава.

Чтобы устранить данный недостаток проводят дополнительную последовательную установку измельчающих аппаратов. При этом, (рису-нок 1.3, б) материал проходит первую ступень, измельчается, и затем последовательно доизмельчается в аппарате вторичного измельчения. Измельчители, работающие по данной технологической схеме, устраняют недостаток, связанный с неравномерностью гранулометрического состава, но в связи с установкой дополнительного измельчающего устройства усложня-ется конструкция и, как следствие, – появляются сложности при ремонте и обслуживании.

В измельчителях закрытого типа (рисунок 1.3, в) подача материала и его измельчение происходит по той же технологической схеме, что и в измельчителях открытого типа (рисунок 1.3, а). На выгрузку поступает лишь та часть материала, которая достаточно измельчилась. В качестве разделяю-щего (сепарирующего) устройства могут служить решета или колосниковая решетка. В измельчителях такого типа материал совершает многократное круговое перемещение за счёт того, что сепаратор и деки охватывают весь периметр дробильной камеры. Вследствие этого, измельчение осущест-вляется от многочисленного ударного воздействия рабочих органов и истирания материала при проходе его через отверстия сепаратора. Данная технологическая схема обладает высокой энергоёмкостью рабочего процесса, по сравнению с предыдущими, при этом качество получаемого продукта значительно выше.

В связи с тем, что технологический процесс измельчения состоит из совокупности последовательных функциональных процессов, то и схема устройства для измельчения должна представлять собой ряд последователь-ных элементов наиболее чётко выполняющих определённую операцию и представляющих собой законченный технологический процесс.

Исходя из этого, очевидно, что эффективность измельчителя во многом обусловлена эффективной работой каждого из перечисленных элементов (питающего устройства, измельчающего аппарата, сепаратора и устройства отвода готового продукта). Немаловажное значение принимает и согласован-ность их работы между собой.

В связи с этим, при создании или совершенствовании существующих измельчителей следует уделять внимание совершенствованию каждого элемента. При этом каждый элемент должен выполнять свою функциональ-ную задачу и, по возможности, создавать благоприятные условия для работы последующего.

2 Разработка и исследование измельчителей сеносоломистых материалов

2.1 Разработка и исследование молоткового измельчителя с горизонтальным подающим бункером для стационарных условий

В результате поиска наиболее совершенной конструкции измельчаю-щего устройства, разработан измельчитель с горизонтальной осью вращения подающего бункера, схема которого показана на рисунке 2.1, а общий вид на рисунке 2.2.

Рисунок 2.1 — Схема измельчителя с горизонтальной осью вращения бункера:

1 — бункер; 2 — ротор; 3 — молоток; 4 — кольцо; 5 — гребёнка; 6 — опорный ролик; 7 — центрирующий вал; 8 — приводная звёздочка; 9 — неподвижная стенка; 10 — рама; 11 — конусная стенка; 12 — подающий транспортёр; 13 — транспортёр готового продукта

Рисунок 2.2 — Общий вид макетного образца измельчителя

с горизонтальной осью вращения бункера

Агрегат включает цилиндрический бункер 1 и молотковый ротор 2, оси вращения которых расположены горизонтально. Бункер 1 образован набором колец 4, установленных с зазором друг к другу, что обеспечивается наличием противорежущих гребёнок 5, зубья которых закреплены на кольцах 4, а тыльные стороны совмещены и соединены между собой. Ротор расположен вне бункера, причём молотки 3 ротора установлены с возможностью прохода в зазорах между кольцами. От осевого смещения бункер удерживается упорными роликами 6 и центрирующими валами 7, в проточках которых с некоторым зазором установлены кольца. Привод бункера осуществляется от электродвигателя посредством звёздочки 8. Неподвижная стенка 9 закреплена на раме 10, а конусообразная стенка 11 выполнена заодно с бункером. Для подачи измельчаемого материала служит загрузочный транспортер 12, а для отвода измельчённого корма транспортер 13. Подлежащий измельчению материал (солома россыпью, в тюках или рулонах) транспортёром 12 питателя подаётся в бункер 1, который перемещает его по направлению вращения, например, в зону “А”. Наличие гребёнок 5 предотвращает движение корма относительно колец и способствует более качественному измельчению. Молотки 3 вращающегося ротора, проходя в зазорах между кольцами, захватывают материал и измельчают его, выбрасывая на транспортёр 13. При этом наряду с ударом имеет место эффект наклонного резания, поскольку грань молотка расположена под углом к радиусу вращения ротора, проведённого в точку подвеса молотка 3. Повышению эффективности измельчения способствует и установка гребёнок 5 под углом друг к другу, обеспечивающим необходимое условие для защемления материала между молотком и гребёнкой.

Неподвижная стенка 9 позволяет осуществить максимально возможное заполнение внутреннего объёма бункера, необходимость которого вызвана низкой насыпной плотностью стебельных материалов. Кроме того, наличие стенки 9 предотвращает выход материала из бункера помимо зоны измельчения.

Наличие конусообразной стенки 11 позволяет интенсифицировать процесс перемещения корма во вращающемся бункере 1, так как в этом случае материал совершает сложное движение за счёт силы, возникающей от воздействия на него стенки 11 и направленной под углом к плоскости вращения бункера. Т.е. имеет место угловая подача материала к ротору, способствующая снижению энергоёмкости процесса.

В таблице 2.1 представлены результаты изучения влияния частоты вращения ротора на пропускную способность измельчителя, удельную энергоёмкость процесса и качество измельчения материала. При этом опыты проводились на одном роторе, так как при расположении их согласно рисунку 2.1 масса подаётся к тому ротору, который смещён по направлению к оси вращения бункера.

Таблица 2.1 — Влияние частоты вращения ротора на выходные

характеристики измельчителя

В таблице 2.1 представлены результаты изучения влияния частоты вращения ротора на пропускную способность измельчителя, удельную энергоёмкость процесса и качество измельчения материала. При этом опыты проводились на одном роторе, так как при расположении их согласно рисунку 2.2 масса подаётся к тому ротору, который смещён по направлению к оси вращения бункера.

Установлено, что данный фактор не оказывает существенного влияния на исследуемый показатель (рисунок 2.3). Это позволяет преобразовать входной поток корма, поступающего с питателя и характеризующегося большой неравномерностью, в постоянную выходную величину (в пределах технологического допуска), обеспечивая тем самым требуемую точность дозирования при приготовлении, например, кормовых смесей.

Рисунок 2.3 — Влияние степени заполнения бункера материалом φ (солома россы­пью) и частоты вращения бункера на пропускную способность измельчителя (влажность соломы W = 35%)

Испытания, проведённые при изучении предыдущих машин, показали, что пропускная способность измельчителя определяется стабильностью потока подачи материала к измельчающим органам. Поэтому целью следующей серии опытов была оценка влияния количества находящегося в бункере материала на пропускную способность измельчителя, при этом в качестве фактора выбрана степень заполнения бункера, оцениваемая отношением объёма корма в бункере к полному его объёму.

Совместное влияние частоты вращения ротора, объема бункера и длины входа молотков в бункерное пространство изучалось при измельчении соломы влажностью до 30% с применением методов теории планирования эксперимента [23, 24]. Обработка результатов эксперимента по плану типа 2³ (таблица 2.2) позволила получить три полиномиальные модели для y₁ (пропускная способность Q, т/ч), y₂ (удельная энергоемкость процесса Э, кВт ^. ч/т (ед.ст.изм.), y₃ (степень соответствия качества измельченных частиц установленным зоотехническим требованиям):

У₁=2,55+0,76x₁+0,52x₂-0,10x₃+0,7x₁x₂+0,06x₁x₃+0,09x₂x₃; (2.1)

У₂=0,076+0,01x₁-0,006x₂+0,016x₃+0,02x₁x₂+0,014x₁x₃+0,02x₂x₃; (2.2)

У₃=0,623-0,058x₁+0,02x₂+0,038x₃+0,046x₁x₂-0,008x₁x₃-0,015x₂x₃; (2.3)

Анализ моделей (2.1 и 2.2) показал, что на пропускную способность измельчителя наибольшее влияние оказывает длина молотков и частота вращения бункера. На энергоёмкость процесса также статистически значимо влияют длина молотков, частота вращения ротора и их взаимодействия с другими факторами.

Анализ модели (2.3) свидетельствует, что качество измельчения корма определяется в основном длиной молотков и частотой вращения ротора, то есть линейной скоростью рабочих органов. Графический анализ полученных моделей и последующее крутое восхождение по поверхности отклика позво-лили установить оптимальные значениями исследуемых факторов: Х₁=80 мм, Х₂=9мин^-1, Х₃=2100 мин^-1, при этом У₁=6,73т/ч, У₂=0,126 кВт ^. ч/т (ед.ст.изм.), У₃=0,70.

Таблица 2.2 — Оптимальные значения факторов

Основываясь на предпосылках, что наличие скользящего резания в общем процессе измельчения ведет к снижению энергоемкости процесса, изучено влияние отклонения рабочей грани молотка на энергоемкость процесса. Для этого точка подвеса молотка смещена относительно продольной его оси на 20 мм, что обеспечило отклонение рабочей грани молотка от радиуса ротора на угол 35^О. Исследовано отклонение молотка от радиуса ротора в обе стороны при одном направлении вращения ротора.

Пропускная способность и удельная энергоёмкость процесса в этом случае соответственно составляет 4,12 т/ч и 0,232 кВт ^. ч/т (ед.ст.изм.).

Рисунок 2.4 — Схема модернизированного измельчителя: 1 — рама; 2 — ролики; 3 — бункер; 4 — кольцо; 5 — подающая лопасть; 6 — днище; 7 — ротор; 8 — молоток; 9 — конусная стенка; 10 — транспортер питателя; 11 — выгрузной транспортер

Результаты. На первых этапах экспериментальных исследований была проведена серия однофакторных экспериментов по изучению влияния количества рядов молотков на пропускную способность измельчителя и на удельную энергоемкость процесса (таблица 2.3).

Таблица 2.3 — Влияние количества рядов молотков на выходные характеристики измельчителя при n_δ=7 мин^-1 и длине режущей части молотка ∆=75 мм

Полученные данные аппроксимированы аналитическими выраже-ниями: Q=1088∙1,25^К; Р=3,41+2К; Э=6,73∙0,91^К и графически представлены на рисунке 2.5

Рисунок 2.5 — Влияние количества рядов молотков ротора на выходные характеристики измельчителя

Проведённый анализ данных зависимостей позволяет сделать вывод о том, что достичь пропускной способности агрегата 10 т/ч можно установив не менее 10 рядов молотков на роторе. При этом необходимо иметь мощность 23…25 кВт. Однако, с учетом неравномерности загрузки ротора, запас мощности должен быть увеличен в 1,5…2 раза. Этот существующий недостаток, на наш взгляд, объясняется конструкцией ротора, который имеет большую длину и малый диаметр. Поэтому при перегрузках достаточного запаса кинетической энергии ротор, как маховик, не имеет.

Результаты однофакторных экспериментов показали, что для обеспече-ния пропускной способности измельчителя (измельчающей головки) 10 т/ч при переработке рулонов необходимо иметь на роторе не менее десяти рядов молотков при длине активной части последних ∆=75 мм. Установленная мощность электродвигателя привода ротора должна составлять 40…45 кВт.

На втором этапе исследований для оптимизации конструктивно-режимных параметров измельчителя была реализована матрица плана 2³ (таблица 2.4).

Таблица 2.4 — Матрица плана 2³ и результаты эксперимента

Частота вращения бункера, длина активной части молотка и количество рядов молотков на роторе – эти факторы выбраны на основании ранее проводимых исследований и с учетом результатов однофакторных экспериментов. В эксперименте средний размер измельченных частиц составляет 20…30 мм при длине частиц исходного материала 350 мм.

В соответствии с принятой методикой [23] были рассчитаны оценки коэффициентов регрессии и получено уравнение вида

У=3,952+0,667Х₁+1,320Х₂+0,400Х₃ – 0,070Х₁∙Х₂+0,212Х₁∙Х₃ – 0,041Х₂∙Х₃

В данном уравнении в качестве критерия оптимизации выступает пропускная способность установки.

Статистическая оценка полученного уравнения показала, что с вероятностью 0,95 статистически значимым является фактор Х₂.

В то же время факторы Х₁ и Х₃, а также эффект парных взаимодействий всех факторов статистически не значимы.

Поскольку расчетное значение критерия Фишера с вероятностью 0,95 F_расч.=2,47< F_табл.=3,0, то полученное уравнение адекватно представляет рабочий процесс измельчителя.

Так как дальнейшее изменение численного значения исследуемых факторов в сторону их увеличения оказалось невозможным из-за техничес-ких ограничений установки (длина ротора ограничена расстоянием между кольцами, длина молотков – их прочными характеристиками, частота вращения бункера – надежностью рабочего процесса), было принято решение ограничиться полученным экспериментальным материалом.

Выводы. В окончательном варианте конструкция измельчителя с пропускной способностью 10 т/ч представляется следующей:

Горизонтальный подающий бункер, выполнен из двух колец диаметром 3000 мм. Между кольцами расположен молотковый ротор длиной 750 мм с десятью рядами молотков. Бункер вращается с частотой 8…9 мин^-1. Привод ротора осуществляется от электродвигателя установленной мощ-ностью 45 кВт при частоте вращения 1440 мин^-1. За счёт передаточного отношения клиноременной передачи частота вращения ротора составляет 2100 мин^-1, диаметр диска осей подвеса молотков 340 мм, диметр вала ротора 65 мм, диаметр осей подвеса молотков 20 мм, количество осей подвеса 3 шт., размер молотка 190×50×10 мм, диаметр ротора по концам молотков 600 мм.

На Слободском ремонтно-механическом заводе Кировской области изготовлено 229 измельчителей рулонов грубых кормов по авторскому свидетельству № 1381793 (ИРГК «Вятка»), которые нашли широкое распространение на животноводческих фермах, как самостоятельная машина, так и в поточных линиях кормоцехов.

а) б)

Рисунок 2.6 — Технологическая схема (а) и общий вид (б) питателя-

измельчителя ИРГК «Вятка»: 1 — питатель-загрузчик; 2 — измельчитель; 3 — бандаж; 4 — соединительная лопасть; 5 — конусная стенка; 6 — молоток; 7 — опорно-поворотный ролик; 8 — питающее окно; 9 – измельчающий ротор; 10 — рама; 11 — днище; 12 — транспортёр готового продукта

Такие стационарные измельчители чаще всего использовались в линиях измельчения грубых кормов в кормоцехах крупного рогатого скота.

2.2 Обоснование конструкции мобильного измельчителя-раздатчика стебельных кормов

По результатам научных исследований автором совместно с сотрудни­ками кафедры технологического и энергетического оборудования Вятской государственной сельскохозяйственной академии создан мобильный измель­читель-раздатчик (рисунок 2.7), который позволяет производить следующие ви­ды работ: загрузку рулона, транспортировку его к месту раздачи кормов, из­мельчение и распределение материала по кормушкам. Машина позволяет из­мельчать и раздавать сено и солому в рулонах, тюках, россыпью, а также рулонированный сенаж.

Рисунок 2.7 — Мобильный измельчитель-раздатчик кормов: 1 — молотковый ротор; 2 — бункер-питатель; 3 — вильчатый захват; 4 — гидроборт; 5 — днище бунке­ра; 6 — цевочное колесо; 7 — редуктор привода бункера; 8 — шасси; 9 — опорные кат­ки; 10 — редуктор привода ротора; 11 — клиноременная передача

Мобильный измельчитель-раздатчик может быть использован как са­мостоятельная машина, а также в технологических линиях кормоцехов (ли­ниях стебельных кормов и силоса). Привод измельчителя-раздатчика осу­ществляется от трактора тягового класса не менее 9 кН. В конструкции измельчителя-раздатчика нашли отражение наиболее удачные конструктив-ные исполнения отдельных элементов существующих измельчителей:

1. Бункер с горизонтальной осью вращения — обладает возможностью резервирования корма, позволяет с минимальными энергозатратами подавать к измельчающему органу стебельные корма любого вида (россыпью, тюки, рулоны) и влажности.
2. Молотковые рабочие органы — просты в изготовлении, не требуют заточки, надежны в работе и не выходят из строя при ударе о случайные твердые и металлические предметы, способствуют снижению энергоемкости измельчения. Оснащение ротора молотками делает возможным переработку сенных, соломистых и сенажных рулонированных кормов в зимнее время, когда поверхность рулонов покрывается ледяной коркой. Другие же виды ра­бочих органов при переработке таких кормов не могут обеспечить нормаль­ное протекание рабочего процесса или выходят из строя. Молотковый ротор создает воздушный поток, достаточный для выгрузки измельченного сена или соломы без дополнительных механизмов, за счет наличия у молотков пе­редней грани, что позволяет эффективно переносить часть кинетической энергии молотков на измельченные частицы корма, создавая тем самым все условия для осуществления выгрузки за счет сил инерции.
3. Измельчающий ротор с вертикальной осью вращения — работает в режиме радиальной подачи, при которой удельная работа среза значительно меньше, чем при тангенциальной подаче.
4. Спиральный корпус ротора позволяет отказаться от применения ме­ханизмов выгрузки измельченного материала, так как использует силы инер­ции и дополнительный воздушный поток. Это значительно упрощает конст­рукцию измельчителя, снижает потребляемую мощность и повышает эффек­тивность работы измельчителя при внесении подстилки в стойла или на вы­гульных площадках.
5. Боковой вильчатый захват-подъемник — облегчает погрузку рулона и позволяет контролировать процесс погрузки из кабины трактора.

Конструктивно агрегат представляет собой одноосное шасси (рисунок 2.8, а, б, в, г), на котором смонтированы горизонтальный бункер с дни­щем, измельчающий ротор с шарнирно-подвешенными рабочими органами молоткового или ножевого типа, гидроборт с механизмом загрузки рулона. Молотковый ротор имеет вертикальную ось вращения и окружен спираль­ным корпусом.

а) б)

в) г)

Рисунок 2.8 — Общий вид измельчителя-раздатчика (а, б) и его работа в режимах выдачи корма (в) и внесения подстилки (г)

Рабочий процесс протекает следующим образом. Измельчитель с от­крытым гидробортом подъезжает к рулону и с помощью вильчатого меха­низма загрузки захватывает его (рисунок 2.8, б). При подъеме гидроборта проис­ходит загрузка рулона в бункер. Затем измельчитель направляется в коров­ник, где производится раздача корма в кормушки (рисунок 2.8, в) или на выгуль­ную площадку для внесения подстилки (рисунок 2.8, г).

Переоборудование измельчителя при переходе с режима выдачи корма в кормушки к режиму внесения подстилки и обратно заключается в снятии или установке ограничивающего дефлектора на выходе спирального корпуса, что занимает не более одной минуты. Управление механизмами измельчителя централизовано и осуществляется из кабины трактора. Погрузка рулонированных кормов производится механизированно без затрат ручного труда. Обслуживает измельчитель один человек (тракторист).

При измельчении сенажных рулонов от применения клиноременной передачи пришлось отказаться вследствие недостаточной надежности и бы­строго их износа.

Малая частота вращения бункера-питателя (n_б._п=6 мин^-1) при необ­ходимости ее увеличения, большой момент, затрачиваемый на привод (до

300 Н- м) — основные факторы применения цепной передачи (рисунок 2.8, в). В результате увеличения частоты вращения бункера-питателя время измель­чения рулона соломы диаметром 1,7 м уменьшилось с 12 до 6 мин при той же частоте вращения ротора.

а) б)

Рисунок 2.9 — Дроссельный регулятор масляного расхода с предохранительным клапаном: а — общий вид, б — конструктивная схема: 1 — гидромотор; 2 — предохранительный клапан; 3 — дроссельный регулятор; 4 — гидрораспделитель трактора; 5 — гидромотор; 6 — гидробак

В конструкции гидравлического привода бункера-питателя нами применена схема с дроссельным регулятором масляного расхода 3 и предо­хранительным клапаном 2 контроля давления (рисунок 2.9). Использование дроссельного регулятора позволяет изменять частоту вращения бункера-питателя в пределах 0…10 мин^-1. Обеспечение постоянной частоты враще­ния вне зависимости от давления в масляной системе трактора достигается за счет клапана контроля давления.

Привод механизмов мобильного измельчителя-раздатчика от гидро­системы трактора имеет ряд преимуществ перед вариантом использования на технологических агрегатах собственной гидросистемы. Это возможность управления мобильным агрегатом с места оператора-водителя, улучшение

зимней эксплуатации измельчителя-раздатчика за счет предварительного прогрева масла в системе трактора, уменьшение технологического времени на подготовку агрегата к работе.

Рисунок 2.10 — Мобильный измельчитель-раздатчик на ВДНХ РФ

2.3 Исследование процесса внесения подстилки крупному рогатому скоту

К качеству внесения подстилки мобильными техническими средствами предъявляется ряд зоотехнических требований. Оговаривается количество соломы, приходящейся на одно животное, равномерность распределения ма­териала по стойлам, средняя длина измельченных частиц.

Рисунок 2.11 — Процесс внесения подстилки на выгульной площадке

Для контроля показателей работы измельчителя-раздатчика при рас­пределении соломенной резки в стойлах и на площадках для выгула живот­ных нами был проведен ряд исследований. На рисунке 2.11 показан процесс внесения подстилки на площадке для выгула животных.

На площадке с твердым покрытием имитировали «кормовой проход», «кормушки» и «стойла» для животных (рисунок 2.12). Разбивка «стойл» на оди­наковые зоны позволила оценить равномерность внесения подстилки при движении измельчителя-раздатчика по «кормовому проходу». В каждой зоне длиной 1,2 м и шириной 0,25 м, взвешивали имеющийся материал и определяли его удельную массу, приходящуюся на один квадратный метр «стойла» q_ср, кг/м², с трехкратной повторностью. Исследования проводились на установившемся режиме работы агрегата. Скорость движения равнялась 0,5…0,6 м/с. Частота вращения ротора составляла n_р=1100мин^-1 и n_р=1500 мин^-1. Частота вращения бункера-питателя была постоянной n_б-п=8 мин^-1. Пропускная способность измельчителя-раздатчика равнялась 2 и 3,5 т/ч, в зависимости от частоты ротора. Рабочие органы — ножи. Диаметр ножевого ротора 600 мм. Исследования проводились на ржаной соломе в ру­лонах диаметром 1,6…1,7 м с относительной влажностью 20…35%.

Рисунок 2.12 — Схема внесения подстилки с моделированием

Анализ работ [11…16, 20,21, 35…53] показал, что наиболее популярными среди существующих являются измельчители к комбайнам СК-5, ДОН-1500, но они не всегда обеспечивают оптимальную длину резки и равномерное распределение соломы по площади. Кроме того, отмечается быстрый износ ножей измельчителей ПУН-5 и ПКН-1500.

При работе данного вида измельчителей расходуется значительное количество полезной энергии и происходит нарушение воздушного потока, поэтому для измельчения стебельных материалов более рационально применение прицепных измельчителей.

2.4 Разработка и исследования прицепного измельчителя соломы в валках

Одним из таких агрегатов является модернизированная косилка-измельчитель КИР-1,5 [36]. После ряда изменений, выполненных учёными Вятской ГСХА: рабочие органы ножевого типа (Г-образные лопатки с острой рабочей кромкой) заменены на молотковые; вместо противорежущего ножа установлены контрмолотки, вместо выгрузного сужающегося дефлектора — укороченный, расширяющийся на выходе, — получился измельчитель, представленный на рисунке 2.13.

Измельчитель состоит из рамы 1, сницы 2, шарнирно закреплённой на передней части рамы, смонтированной на шасси 3, привода ротора 4, установленного на кронштейнах, для регулировки положения рабочих органов по высоте. Измельчённая солома выбрасывается через дефлектор 9. Внутри корпуса 5 в двух подшипниковых опорах вращается ротор 6 с шарнирно закреплёнными молотками 7. Дека в виде контрмолотков 8 жёстко закреплена на основании уголком. Дефлектор, расширяющийся над ротором, обеспечивает максимальный подъём материала над поверхностью поля. На внутренней поверхности дефлектора размещены в определённой последова-тельности криволинейные направляющие пластины 10.

Рисунок 2.13 – Конструктивно-технологическая схема прицепного измельчителя соломы из валков (Вятская ГСХА):

1 — рама; 2 — сница; 3 — шасси; 4 — привод ротора; 5 — корпус; 6 – ротор;

7 — молоток; 8 — контрмолотки; 9 — дефлектор; 10 — направляющие пластины

Во время движения агрегата молотки вращающегося ротора поднима-ют солому со стерни и поверхности поля, подают её в зону измельчения к неподвижным контрмолоткам. Воздействуя на материал, молотки и контрмо-лотки измельчают его до необходимой крупности с одновременным расщеп-лением части стеблей вдоль волокон. Измельчённая масса выбрасывается молотками и воздушным потоком в дефлектор. Направляющие пластины изменяют траекторию движения воздушно-продуктового потока, обеспечи-вают интенсивное расширение его на выходе из дефлектора, тем самым повышают равномерность распределения соломенной резки по полю.

Рисунок 2.14 – Полевые испытания измельчителя-разбрасывателя соломы из валков

2.5 Оценка равномерности распределения частиц соломы по поверхности поля

Исследование равномерности распределения соломы измельчителем проводилось на полях с соломой зерновых культур. При этом учитывались следующие факторы: наличие и направление ветра, вид зерновой культуры, урожайность и влажность соломистой массы, прямолинейность и ширина валков соломы. Снятие опытных данных производилось с произвольно взятых обработанных квадратных участков размерами 1616 метров. При обобщении результатов опытов была использована стандартная методика обработки статистической информации.

При распределении соломы по поверхности поля нами был использован дефлектор, разработанной ранее формы [36].

Рисунок 2.15 – Рядное расположение молотковых рабочих органов

Опыты проводились при боковом ветре для различных зерновых культур со средней урожайностью и влажностью соломистой массы. Ширина валков составляла 1…1,2 м. Полученные результаты для зерновых культур различной влажности представлены на рисунках 2.16 и 2.17

Рисунок 2.16 — Равномерность распределения соломы по поверхности поля (зерновая культура – рожь, влажность соломы 35%)

Рисунок 2.17 — Равномерность распределения соломы по поверхности поля (зерновая культура – ячмень, влажность соломы 20%)

Замеры ширины разбрасывания соломы производились по ходу движения агрегата с интервалом в 2 метра. Средняя ширина разбрасывания материала составила 5 — 6 м.

Таким образом, результаты данных опытов показывают, что совершенствование проточной части измельчителя-разбрасывателя представляет возможным повысить равномерность, плотность и ширину распределения соломистого материала различной влажности по поверхности поля. Материалы исследований целесообразно использовать при рециклизации растительных остатков как в поле, так и в стационарных условиях на животноводческих фермах и комплексах крупного рогатого скота. Разработанные измельчители просты по устройству и не требуют значительных затрат на их производство.

ЛИТЕРАТУРА

1. А.с. 1158094 СССР, МКИ⁴ А 01 F 29/00. Измельчитель соломы /Э.М. Кудинцев, А.П. Кузбменко (СССР). — 2 с.: ил.
2. А.с. 1588317 СССР, МКИ⁵ А 01 F 29/00. Измельчающий аппарат зерноуборочного комбайна /В.И. Шаповалов, Н.А. Копченко, Н.Д. Минко (СССР). — 3 с.: ил.
3. А.с. 1701170 СССР, МКИ⁵ А 01 F 29/00. Измельчающий аппарат кормоуборочного комбайна /Ф.И. Губайдулин, Ф. Кушимов, А. Джураев (СССР). — 2 с.: ил.
4. А.с. 1709952 СССР, МКИ⁵ А 01 F 29/00. Измельчающий аппарат кормоуборочного комбайна /А.Ф. Волик, А.А. Волик, Г.В. Хотюн, О.А. Петрова (СССР). — 3 с.: ил.
5. А.с. 1718753 СССР, МКИ⁵ А 01 F 29/00. Приспособление к зерноубо-рочному комбайну для измельчения и разбрасывания соломы /С.Е. Доронин, О.Л. Родькин, Е.Л. Побегайло (СССР). — 3 с.: ил.
6. А.с. 1755734 СССР, МКИ⁵ А 01 F 29/00. Измельчитель кормоуборочного комбайна / А.Ф. Волик, А.Н. Кобец, А.Н. Бабенко (СССР). — 3 с.: ил.
7. А.с. 685206 СССР, МКИ² А 01 F 29/00. Устройство для измельчения стебельных материалов /Б.В. Кононов, В.Я. Спевак (СССР). — 2 с.: ил.
8. Авров О.Е., Мороз З.М. Использование соломы в сельском хозяйстве. — Л.: Колос, 1979. — 190 с.
9. Алешкин В.Р., Мохнаткин В.Г. Анализ рабочего процесса молотковых измельчителей грубых кормов: Сб. науч. тр. Пермского с/х ин-та. — Пермь, 1989. — С. 5-9.
10. Алешкин В.Р., Мохнаткин В.Г. Питатель-измельчитель грубых кормов //Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1989. — № 11. — С. 41-42.
11. Васильев В.А., Филиппова Н.В. Справочник по органическим удобрениям. — М.: Россельхозиздат, 1984. — 254 с.
12. Горячкин В.П. Теория соломорезки и силосорезки: В 3 т. — М.: Колос, 1968. — т. 3. — 384 с.
13. Зарубин А.И. Отдельный сбор половы и разбрасывание излишков соломы в качестве мульчи и удобрения: Сб. науч. тр. ЧИМЭСХ. — Челябинск, 1972. — вып. 65. — С. 202-206.
14. Зарубин А.И. Применение соломы в качестве удобрения и изыскание способов равномерного ее разбрасывания: Сб. науч. тр. ЧИМЭСХ. — Челябинск, 1972. — вып. 65. — С. 199-201.
15. Кольбе Г., Штумле Г. Солома как удобрение: пер. с нем.. — М.: Колос, 1972. — 88 с.
16. Мазеин В.Л., Суров Н.Г. Использование соломы на удобрение: Информ. листок № 190-91. — Киров: ЦНТИ, 1999. — 3 с.
17. Махнев Е.Л. Обзор машин и технологий для разбрасывания излишков соломы в качестве удобрения //Совершенствование технологий и технических средств в сельскохозяйственном производстве: Сб. науч. тр. Вятской ГСХА. — Киров, 1999. — С. 51-53.
18. Махнев Е.Л. Результаты исследования гранулометрического состава измельченной соломы //Совершенствование технических средств для механизации сельскохозяйственных процессов: Сб. науч. тр. НИИСХ Северо-Востока. — Киров, 2000. — С. 101-105.
19. Махнев Е.Л., Палкин А.В. Актуальность использования соломы в качестве удобрения //Совершенствование технологий и технических средств в сельскохозяйственном производстве: Сб. науч. тр. НИИСХ Северо-Востока. — Киров, 1999. — С. 77-78.
20. Махнев Е.Л., Чернятьев Н.А. Разработка и результаты исследований измельчителя-разбрасывателя соломы из валков //Совершенствование технических средств для механизации сельскохозяйственных процессов: Сб. науч. тр. Вятской ГСХА. — Киров, 2000. — С. 87-91.
21. Махнев Е.Л., Чернятьев Н.А., Савиных П.А. Подборщик — измельчитель соломы из валков: Информ. листок № 24-179-00. — Киров: ЦНТИ, 2000. — 3 с.
22. Медовник А.И., Трубилин Е.И. Использование соломы на удобрение //Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1986. — № 8. — С. 7-8.
23. Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. — Л.: Колос, 1978. — 560 с.
24. Мельников С.В., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. — Л.: Колос, 1980. — 168 с.
25. Механизация уборки соломы и половы: Обзорная информация /сост. М.К. Комарова. — М.: Россельхозиздат, 1984. — 206 с.
26. Мишустин Е.Н. Растительные остатки как фактор формирования потенциального и эффективного плодородия почвы //Органические удобрения. — М.: Колос, 1978. — С. 112-116.
27. Мохнаткин В.Г., Поярков М.С., Горбунов Р.М. Исследование рабочего процесса роторного измельчителя с осевой подачей материала //Научно-практический журнал «Пермский аграрный вестник». — 2020. — № 2 (30). — С. 4-14 (статья в журнале из перечня ВАК № 1476).
28. Мохнаткин В.Г., Поярков М.С., Горбунов Р.М. Повышение пропускной способности молоткового измельчителя с горизонтальным подающим бункером //Научно-практический журнал «Пермский аграрный вестник». – 2020. — № 3 (31). — С. 23-30 (статья в журнале из перечня ВАК № 1476).

29. Мохнаткин В.Г., Поярков М.С., Горбунов Р.М. Исследование рабочего процесса экспериментального питателя-измельчителя с применением метода математического моделирования //Улучшение эксплуатационных показате-лей сельскохозяйственной энергетики: Матер. XIII Междунар. науч.-практич. конф. «Наука – Технология – Ресурсосбережение», посвященной 110-летию со дня рождения профессора А.М. Гуревича: Сб. науч. тр. — Киров: Вятская ГСХА, 2020. — вып. 20. — С. 68-73.

30. Мохнаткин В.Г., Поярков М.С. Изучение рабочего процесса экспериментального питателя- измельчителя грубых кормов с применением релейного метода обработки экспериментальных данных //Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: Матер. XIII Междунар. науч.-практич. конф. «Наука – Технология – Ресурсосбере-жение», посвященной 110-летию со дня рождения профессора А.М. Гуревича: Сб. науч. тр. — Киров: Вятская ГСХА, 2020. — вып. 20. — С. 73-75.

31. Мохнаткин В.Г. Результаты исследований и оптимизация параметров линии двухступенчатого измельчения зеленой массы //Инновационное развитие агропромышленного комплекса как фактор конкурентоспособности: проблемы, тенденции, перспективы: коллективная монография. В 2 ч. /под общ. ред. д.пед.н. Е.С. Симбирских. — Киров, 2020. — ч. 1.

32. Мохнаткин В.Г., Баранов Н.Ф., Поярков М.С. Обоснование эффектив-ности многоступенчатого измельчения зерновых кормов //Инновационное развитие агропромышленного комплекса как фактор конкурентоспособности: проблемы, тенденции, перспективы: коллективная монография. В 2 ч. /под общ. ред. д.пед.н. Е.С. Симбирских. — Киров, 2020. — ч. 1.

33. Мохнаткин В.Г., Поярков М.С. Обоснование конструктивно-режимных параметров измельчителей кормов путем моделирования рабочего процесса //Вестник Вятской ГСХА. — 2020. — № 1 (3). — С. 36-41.

34. Мохнаткин В.Г. Результаты исследований и оптимизация параметров линии двухступенчатого измельчения зеленой массы //Инновационное развитие агропромышленного комплекса как фактор конкурентоспособности: проблемы, тенденции, перспективы: коллективная монография. В 2 ч. /под общ. ред. д.пед.н. Е.С. Симбирских. — Киров, 2020. — ч. 1.

35. Мохнаткин В.Г. Исследование рабочего процесса питателя-измельчителя грубых кормов с горизонтальными измельчающими барабанами //Иннова-ции и достижения в сельском хозяйстве: Матер. II Всерос. (национальной) науч.-практич. конф. — Киров, 2020. — С. 92-96.

36. Мохнаткин В.Г., Баранов Н.Ф., Шулятьев В.И. Косилка КИР-1,5 //Сельский механизатор. — 1999. — № 5. — С. 9.

37. Мохнаткин В.Г. Обоснование угла подачи материала к молотковому ротору в измельчителях грубых кормов: Сб. науч. тр. Пермского сельскохо-зяйственного института. — Пермь, 1989. — С. 17-21.

38. Мохнаткин В.Г. Совершенствование конструкций и оптимизация параметров измельчителей грубых кормов для поточных линий кормопере-рабатывающих предприятий: дисс….канд. техн. наук. — Л. — Пушкин, 1986. — 252 с.

39. Резник Е.И. и др. Механизация обработки соломы //Молочное и мясное скотоводство. — 1977. — № 4. — С. 39-42.

40. Резник Н.Е. Кормоуборочные комбайны. — М.: Россельхозиздат, 1980. — 375 с.

41. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппа-ратов. — М.: Россельхозиздат, 1975. — 311 с.

42. Рыжов С.В. Механизация переработки соломы на корм. — М.: Колос, 1983. — 234 с.

1. Савиных П.А., Чернятьев Н.А., Махнев Е.Л., Смирнов Н.Н. Исследо-вание рабочих органов измельчителей-разбрасывателей соломы из валков //Ekologiczne aspekty mechanizacji nawożenia, ochrony roślin i uprawy gleby: Recenzowane Materialy V1 Miedzynarodowego Sympozjum. — Warszawa, 23-24 wrzesień 1999. — S. 252-256.
2. Смирнов Н.Н. Прицепной измельчитель соломы из валков: Информ. листок № 21-2000. — Йошкар-Ола: Марийский ЦНТИ, 2000. — 3 с.
3. Создать и испытать измельчитель-разбрасыватель соломы из валков к трактору класса 14 кН: Отчет о НИР (промежуточн.). — Киров: НИИСХ Северо-Востока; № гос. рег. 01970007280. — Киров, 1997. — С. 17.
4. Создать и испытать измельчитель-разбрасыватель соломы из валков к трактору класса 14 кН: Отчет о НИР (промежуточн.). — Киров, НИИСХ Северо-Востока, 1998. — С. 19.
5. Соколов Н.В., Кряжевских В.Л. Подборщик — измельчитель соломы: Информ. листок № 74-99. — Киров: ЦНТИ, 1999. — 4 с.
6. Спевак В.Я., Кононов Б.Ф. Классификация и анализ питающих устройств кормоизмельчаюих машин: Сб. науч. тр. Саратовского института механизации сельского хозяйства. — вып. 64. — С. 33-40.
7. Стейнфорт К. Солома злаковых культур. — М.: Колос, 1983. — 190 с.
8. Сысуев В.А., Савиных П.А., Чернятьев Н.А., Махнев Е.Л. Исследова-ние макетной установки измельчителя-разбрасывателя соломы из валков //Problemy intensyfikacji produkcji zwierzęcej z uwzględnieniem ochrony środowiska i przepisów ue: VI Międzynarodowa Konferencja Naukowa. — Warszawa, 3-4 października 2000. — S. 337-433.
9. Сысуев В.А., Савиных П.А., Чернятьев Н.А., Махнев Е.Л. Результаты экспериментальных исследований измельчителя-разбрасывателя соломы из валков //Problemy intensyfikacji produkcji zwierzęcej z uwzględnieniem ochrony środowiska i przepisów ue: VI Międzynarodowa Konferencja Naukowa. — Warszawa, 3-4 października 2000. — S. 344-348.
10. Шаповалов З.И. Универсальное устройство к комбайнам для уборки незерновой части урожая //Механизация и электрификация сельского хозяй-ства. — 1984. — № 9. — С. 33-37.
11. Шевченко С.И. Механизация уборки соломы. — М.: Сельхозиздат, 1963. — 112 с.

Приложения

РЕФЕРАТ

Отчет 32 с., 16 рис., 2 табл., 15 источников.

Ключевые слова: мутагены, пестициды, агрохимикаты, лазерное и свч-излучения, изменения, сортоиспытание, урожайность, продуктивность, оригинальные семена, питомники испытания потомства.

Объектом исследования являются яровой ячмень и яровая пшеница.

Цель работы – разработать новые методы мутационной селекции с использованием элементов нанотехнологий (лазерного и СВЧ-излучений) и химических антропогенных факторов. Оценить мутантные формы в контрольном питомнике, в конкурсном сортоиспытании, вывести новый сорт ячменя. Заложить питомники испытания и размножения для производства оригинальных семян ярового ячменя сорта Изумруд и яровой пшеницы сорта Ирень.

Работа проводилась по полной схеме селекционного процесса и оригинального семеноводства.

Конкурсное сортоиспытание 2019 года включало 2 контрольных сорта и 10 мутантов. Средняя урожайность ярового ячменя в отчетном году составила 68 ц/га. В качестве контроля использовался сорт Нур, у которого отмечена урожайность 66,6 ц/га. Наибольшая урожайность отмечена у мутанта М 5-11 – 70,2 ц/га. Все образцы показали меньшую урожайность по сравнению со стандартом Белгородский 100, но созревают на уровне скороспелого стандартного сорта.

Сорт ярового ячменя Изумруд, выведенный в Вятской ГСХА, внесен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по Северо-Западному (3) и Волго-Вятскому (4) регионам РФ. Семена данного сорта приобретаются хозяйствами Кировской и Вологодской областей.

В П-1 2019 года было высеяно 1600 семей элитных растений ярового ячменя сорта Изумруд, яровой пшеницы сорта Ирень – 1400 семей.

В П-2 в 2019 году было высеяно 512 семей яровой пшеницы Ирень и 384 семьи – ярового ячменя сорта Изумруд

Произведено оригинальных семян (П-2) пшеницы сорта Ирень – 0,52 т, ячменя сорта Изумруд – 0,56 т. В питомнике размножения первого года (Р-1) получено 10 т семян ячменя сорта Изумруд и 11,7 т семян яровой пшеницы сорта Ирень. В питомниках размножения второго года (Р-2) произведено семян ячменя сорта Изумруд и яровой пшеницы сорта Ирень, соответственно 24 т и 25,8 т.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Повышение конкурентоспособности, сокращение сроков создания сортов растений требует использования новейших био- и нанотехнологий. Наряду с созданием трансгенных растений методом биотехнологии в мире активно применяется экспериментальный мутагенез при создании исходного материала для селекции растений.

С использованием в селекции метода индуцированного мутагенеза в мире созданы и внедрены в производство более 3000 сортов растений у 154 видов с повышенными урожайностью, качеством продукции, устойчивостью к болезням и вредителям.

В настоящие время большой интерес представляет применение неионизирующего лазерного излучения оптического диапазона для индукции наследственных изменений у растений.

На кафедре биологии растений, селекции и семеноводства, микробиологии Вятской ГСХА имеется техническая возможность получения наследственных изменений на культуре ячменя под влиянием монохроматического, когерентного красного излучения с длиной волны 632,8 нм (источник гелий-неоновый лазер) и некогерентного излучения красного (633 нм) и дальнего красного диапазонов (754 нм). Обрабатывались семена, проростки и вегетирующие растения ярового ячменя различных сортов [1-6].

В результате нового метода индуцированного мутагенеза – фотомутагенеза были получены разнообразные мутантные формы, как селекционно-ценные (скороспелые, продуктивные, устойчивые к полеганию, с разным содержанием белка), так и интересные с генетической точки зрения (с различной длиной стебля, колоса и остей, разной интенсивностью воскового налета на отдельных частях растений, разнообразными хлорофилльными мутациями).

Восемьдесят три мутанта ярового ячменя, обладающие ценными признаками и свойствами, включены в основной каталог ВНИИР им. Н.И. Вавилова. С использованием лазерного излучения созданы три мутантных сорта: Квант 2, Вятский и Хлыновский.

Сорт Хлыновский получен при ночном облучении лазерным красным светом колосьев ячменя сорта Зазерский 85 в фазу молочной спелости. Сорт урожайный, низкорослый, устойчивый к полеганию, созревает на уровне сорта Биос 1, слабовосприимчив к пыльной головне.

Проблема экологической безопасности современного растениеводства требует комплексного подхода при изучении пестицидов, в том числе и генетических изменений растений под их воздействием. Наряду с увеличением урожайности, качества продукции, устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды химические вещества могут обладать побочным отрицательным воздействием – вызывать мутации.

На кафедре биологии растений, селекции и семеноводства, микробиологии проводится оценка новых пестицидов и агрохимикатов на мутагенную активность с использованием биологического теста (ярового ячменя) и разрабатываются рекомендации по их применению. Подобная комплексная оценка влияния пестицидов и агрохимикатов на генетический аппарат растений в РФ проводится впервые. Биологические тесты используются и за рубежом, но они не дают такой полной оценки, какая обеспечивается при применении разработок Вятской ГСХА.

На основе многолетних исследований по выявлению мутагенной активности пестицидов (фунгицидов и регуляторов роста) и агрохимикатов при обработке семян предложены способы получения исходного материала для селекции растений. Получен разнообразный исходный материал для селекции ячменя. Выведены новые мутантные сорта ячменя: Слободской, Гид, Изумруд.

Сорт Изумруд получен при обработке семян ячменя сорта Биос 1 биологическим препаратом Агат 25К 120 г/т. Сорт урожайный, среднеспелый.

Преимущества пестицидов, используемых в качестве «мягких» мутагенов, заключаются, прежде всего, в том, что они доступны, имеют низкую «токсичность» для человека и теплокровных по сравнению с химическими супермутагенами. Применение протравителей семян и агрохимикатов в качестве мутагенов позволит получить исходный материал для селекции ярового ячменя и пшеницы, сократить сроки выведения сорта на 4 года, снизить затраты на 26%.

Цель исследований – разработать новые методы мутационной селекции с использованием элементов нанотехнологий (лазерного и СВЧ-излучений) и химических антропогенных факторов. Оценить мутантные формы в контрольном питомнике, в конкурсном сортоиспытании, вывести новый сорт ячменя. Заложить питомники испытания и размножения для производства оригинальных семян ярового ячменя сорта Изумруд и яровой пшеницы сорта Ирень.

1 Разработка методов создания исходного материала и селекции ярового ячменя

1.1 Методы исследований

Объектом исследования является яровой ячмень, который представляет особую ценность в исследованиях по мутагенезу. Яровой ячмень обладает коротким вегетационным периодом, агротехника его сравнительно проста. Ячмень является автогамным и поэтому генетически более гомогенен. В мутационно-генетическом отношении ячмень вследствие своей диплоидности выгодно отличается от других злаков более высокой частотой мутирования [6, 7].

Закладка полевых опытов. Полевые исследования проводились на учебно-опытном поле Вятской ГСХА. Почва участка дерново-среднеподзолистая, по гранулометрическому составу среднесуглинистая.

Для получения исходного материала использовали физические и химические, биологические мутагенные факторы. Семена ячменя обрабатывали мутагенными факторами за один день до посева или в день посева. Контролем служили семена, обработанные дистиллированной водой.

Семена сухие или замоченные в растворе химических веществ облучали в лаборатории СВЧ-излучением, лазерным красным светом и дальним красным светом. В качестве источника СВЧ-лучей был абонентский терминал ZTE MF 180 (USB-модем, предназначенный для работы в стандарте 3G с частотой 2100 МГц). Для получения лазерного излучения использовали гелий-неоновый лазер (установка ЛОБО-2 с длиной волны 632,8 нм (рисунок 1). Дальний красный свет (754 нм) получали от электрической лампы накаливания через интерференционный светофильтр с применением осветителя ОИ-19 (рисунок 2). Режим облучения ЛКС и ДКС непрерывный, экспозиция 120 минут, плотность мощности луча 0,1 мВт/см².

В каждом варианте обрабатывали и высевали 500 семян (по 125 зёрен на делянку при 4-х кратной повторности). Посев проводили вручную, расстояние между рядками 15 см, площадь делянки 1 м². Размещение делянок систематическое, в два яруса.

В нулевом и первом поколениях (М₀ и М₁) проводили учёт полевой всхожести семян, выживаемости растений ячменя, анализ динамики их развития, изменчивости количественных признаков (рисунок 3).

Рисунок 3 – Делянки опыта в первом поколении

после обработки семян мутагенными факторами

Для определения реакции растений ячменя в М₁ на воздействие факторов был использован средний суммарный показатель депрессии или стимуляции [8].

Во втором поколении (М₂) посемейно высевали семена с главного колоса растений первого поколения (рисунок 4).

Рисунок 4 – Вид опытного участка. Фаза начала колошения ячменя (М₂)

В течение вегетационного периода в М₂ проводили учёт хлорофилльных мутаций (рисунок 5) по классификации, разработанной Ю. Калам, Т. Орав [7], выделяли растения с видимыми морфологическими и физиологическими отклонениями от исходного сорта (контроля); определяли спектр новообразований и частоту семей с изменениями в процентах к общему числу высеянных семей в варианте.

а) б)

в) г)

Рисунок 5 – Хлорофилльные мутации ячменя:

а) viridoalbostriata; б) albovirescens; в) albina; г) viridostriata

В третьем поколении (М₃) проверяли наследование измененных признаков, выделенных в М₂. Частоту мутаций в М₃ определяли отношением числа семей с мутантными признаками к количеству семей, изучаемых во втором поколении. Долю семей с мутационными изменениями в М₃ определяли по числу семей с мутациями к числу семей с измененными признаками в М₂ (рисунок 6) [9].

Рисунок 6 – Вид опытного участка. Фаза полного кущения ячменя (М₃-М₄)

Мутантные формы с хозяйственно-полезными признаками, представляющие интерес для селекции, оценивали на урожайность по методике конкурсного сортоиспытания (КСИ) [10].

Конкурсное сортоиспытание. Учетная площадь делянок 25 м². Размещение систематическое, повторность 4-х кратная. Норма высева — 5 млн. всхожих семян на 1 га. Посев проводили сеялкой ССФК-6. Для закладки КСИ использовались семена мутантов ярового ячменя, полученных на кафедре, с лабораторной всхожестью 94-98%. Размещение делянок систематическое со смещением во втором ярусе.

Контролем служил стандартный сорт ячменя по Кировской области Белгородский 100. Для сравнительной оценки среднеспелых сортообразцов использовался сорт ярового ячменя Нур.

Уборку проводили комбайном «Terrion 2010» (рисунок 7). Элементы структуры продуктивности растений определяли по сноповым образцам с учетных площадок.

Рисунок 7 – Селекционно-семеноводческий комбайн «Terrion 2010»

при уборке питомников испытания потомств

1.2 Результаты исследований

Опыт 1. Эффективность предпосевной обработки биопрепаратами семян ярового ячменя сорта Белгородский 100 в первом поколении (M₁).

В 2019 году был заложен опыт по изучению мутагенного действия различных биологических соединений (удобрений) (М₁) на ячмене сорта Белгородский 100. M₁ включает в себя 10 вариантов, которые испытывались на сорте Белгородский 100 (раннеспелый). Опыт размещался на делянках площадью 4,5 м². Норма высева 500 семян на 1 м². Посев в 4-х кратной повторности со смещением вариантов. В первом поколении высевались семена, обработанные водными растворами биопрепаратов (ризоагрин, псевдобактерин-2, Ж, флавобактерин, микробиологическое фосфорное удобрение, гумат+7, азолен Ж, азотовит, фосфатовит, калийвит) в нормах, рекомендованных производителем (1 л/т). Контролем служили семена ячменя, обработанные водой (20 л/т). Проводились фенологические наблюдения за растениями М₁. После уборки измерялись количественные показатели (общая и продуктивная кустистость, длина стебля и колоса, количество колосков в колосе и масса зерна с него), оценивалось влияние биопрепаратов на урожайность ячменя сорта Белгородский 100.

При использовании биопрепаратов для обработки семян наблюдалось увеличение полевой всхожести на 3,2…7,6% по сравнению с контролем, отмечалось снижение выживаемости растений на 0,8…2,3% к уборке по сравнению с контролем. Так, при обработке семян препаратом азотовит наблюдается максимальное увеличение как полевой всхожести на 7,6%, так и выживаемости растений на 1,5% по сравнению с контрольным вариантом, показатели у которого составили соответственно 63,6% и 91,2%. Урожайность ярового ячменя увеличилась во всех вариантах опыта по сравнению с контролем (5,38 т/га). Условно можно разделить биопрепараты на группы по прибавке урожайности: +5…10% – ризоагрин и псевдобактерин-2, Ж; +10…15% – МБФУ и фосфатовит; +15…20% – флавобактерин, гумат+7, азолен Ж, азотовит, калийвит.

Опыт 2. Влияние протравителей семян на рост и развитие растений ярового ячменя сорта Белгородский 100 в первом поколении (M₁).

В 2019 году был заложен опыт по изучению мутагенного действия различных протравителей семян (М₁) на яровом ячмене сорта Белгородский 100. M₁ включал в себя 10 вариантов, которые испытывались на сорте Белгородский 100 (раннеспелый). Опыт размещался на делянках площадью 4,5 м², повторность 4-х кратная. Норма высева 500 семян на 1 м². В первом поколении высевались семена, обработанные водными растворами протравителей (дивидент стар, алькасар, аттик, дозор, тебузил, оплот, сестива, анкер трио, флуцит), в нормах, рекомендованных производителем. Контролем служили семена ячменя, обработанные водой (20 л/т). Проводились фенологические наблюдения за растениями М₁. После уборки измерялись количественные показатели (общая и продуктивная кустистость, длина стебля и колоса, количество колосков в колосе и масса зерна с него), оценивалось влияние протравителей семян на урожайность ячменя сорта Белгородский 100.

При использовании протравителей семян почти во всех вариантах опыта наблюдалось увеличение полевой всхожести на 2,4…10,6% и выживаемости растений на 0,4…3,2% к уборке по сравнению с контролем, отмечалось очень слабое снижение данных показателей только у препарата флуцит. Так, при обработке семян протравителем сестива наблюдается максимальное увеличение как полевой всхожести на 10,6%, так и выживаемости растений на 3,2% по сравнению с контрольным вариантом, показатели у которого составили соответственно 52,4% и 80,9%. Урожайность ярового ячменя увеличилась во всех вариантах опыта по сравнению с контролем (5,47 т/га). По прибавке урожайности протравители семян можно разделить на группы: до +5% – дозор, тебузил, сестива, анкер трио (1,0…3,8%); +5…10% – дивидент стар и оплот (5,5…6%); +10…15% – алькасар, аттик, флуцит (11,9…15,4%).

Опыт 3. Изучение мутагенного действия предпосевной обработки биопрепаратами семян на яровой ячмень сорта Белгородский 100 (M₂).

В 2018 году был заложен опыт по изучению мутагенного действия раз-личных биологических соединений (М₁) на ячмене сорта Белгородский 100. M₂ включал в себя 10 вариантов, которые испытывались на раннеспелом сорте Белгородский 100. Во втором поколении (2019 год) высевались семена, обработанные водными растворами биопрепаратов (ризоагрин, псевдобактерин-2, Ж, флавобактерин, микробиологическое фосфорное удобрение, гумат+7, азолен Ж, азотовит, фосфатовит, цианобактерин). Проводились фенологические наблюдения за растениями М₂. После уборки измерялись количественные показатели (общая и продуктивная кустистость, длина стебля и колоса, количество колосков в колосе и масса зерна с него).

Рисунок 8 – Выделение изменённых растений (М2)

В 10 вариантах М₂ высеяно 3062 семьи, в период вегетации проводился отбор семей с хлорофилльными и морфофизиологическими отклонениями от исходного сорта, отмечались фенологические фазы развития растений. В контрольных вариантах измененных растений не обнаружено. Из 3062 изучаемых семей в 28 (0,91%) были обнаружены хлорофилльные мутации. На сорте Белгородский 100 хлорофилльные мутации обнаружены под действием всех форм биопрепаратов (от 1 до 5 в варианте). Наибольшее количество отмечено под действием ризоагрин и псевдобактерин-2, Ж (1л/ т) – 5 шт. (1,61 … 1,62%). Семей с морфофизиологическими изменениями выделено 60 во всех вариантах опыта, частота и спектр их изучается, т.к. в каждой семье может быть несколько измененных признаков.

Опыт 4. Изучение мутагенного действия предпосевной обработки протравителями семян на яровой ячмень сорта Белгородский 100 (M₂).

В 2018 году был заложен опыт по изучению мутагенного действия различных протравителей семян (М₁) на яровом ячмене сорта Белгородский 100. M₂ (2019 года) включал в себя 10 вариантов, которые испытывались на раннеспелом сорте Белгородский 100. Во втором поколении высевались семена, обработанные водными растворами протравителей (дивидент стар, алькасар, аттик, дозор, тебузил, оплот, сестива, анкер трио, флуцит). Проводились фенологические наблюдения за растениями М₂. После уборки измерялись количественные показатели (общая и продуктивная кустистость, длина стебля и колоса, количество колосков в колосе и масса зерна с него).

В 10 вариантах М₂ высеяно 2321 семья, в период вегетации проводился отбор семей с хлорофилльными и морфофизиологическими отклонениями от исходного сорта, отмечались фенологические фазы развития растений. В контрольных вариантах измененных растений не обнаружено. Из 2321 изучаемых семей в 27 (1,16%) были обнаружены хлорофилльные мутации. На сорте Белгородский 100 хлорофилльные мутации обнаружены под действием всех форм протравителей семян (от 1 до 4 в варианте). Наибольшее количество отмечено под действием алькасара и флуцита в рекомендованных нормах – 4 шт. (1,74 … 1,94%). Семей с морфофизиологическими изменениями выделено 67 во всех исследуемых веществах опыта, частота и спектр их изучается, т.к. в каждой семье может быть несколько измененных признаков.

Опыт 5. Изучение изменчивости растений ячменя сорта Изумруд под действием гербицидов – производных мочевины на яровом ячмене сорта Изумруд (М₂).

В 2019 году было продолжено изучение мутагенного действия гербицидов на основе сульфонилмочевины на ячмене сорта Изумруд. Посев второго поколения (М₂) проводился семенами первого поколения (М₁) ячменя сорта Изумруд, полученных в 2018 году. Посевы ячменя в нулевом поколении (М₀) в фазу кущения опрыскивали гербицидами кортес (8, 8 и 160 г/га), ларен про, ВДГ (10, 100, 200 г/га), гранстар про, ВДГ (20, 200, 400 г/га). Расход рабочей жидкости — 200 л рабочего раствора на 1 га посевов. Контролем служили растения ячменя, обработанные водой (200 л/га).

Было посеяно второе поколение. Опыт размещался на 20 делянках площадью 25 м² каждая. Для посева второго поколения использовались семена с главного колоса каждого растения первого поколения. Всего было высеяно 1179 семей.

В течение вегетационного периода проводился отбор хлорофилльных мутаций, выделялись семьи с видимыми морфологическими и физиологическими отклонениями от исходного сорта контроля. После уборки измененных растений определялись показатели их продуктивности. Было выявлено 119 семей с измененными растениями, что составило 10,09% от общего количества высеянных семей в опыте. Наибольший процент измененных форм 14,78% отмечен в варианте с системным протравителем семян Кортес (8 г/га), а наименьший в контроле. Встречались изменения количественных признаков, длины вегетационного периода. Исследования будут продолжены в следующем году.

Опыт 6. Эффективность мутагенного действия инсектицидов на яровом ячмене сорта Изумруд (М₂).

В 2019 году продолжено изучение инсектицидов протравителей семян. Было посеяно второе поколение: обработка растений ячменя инсектицидами, синтетическими пиретроидами в фазу кущения для изучения защитного и мутагенного действия препаратов на яровом ячмене сорта Изумруд. Проводились фенологические наблюдения за растениями М₂. Проводились наблюдения за растениями М₂: выделение хлорофилльных мутаций и морфофизиологических изменений. После уборки измерялись количественные показатели, данные по ним обрабатываются.

Опыт 7. Создание исходного материала для селекции ярового ячменя при использовании лазерного красного света и СВЧ-облучения (М₂).

Было продолжено изучение мутагенного действия лазерного красного света и СВЧ-облучения на ячмене сорта Изумруд. Посев второго поколения (М₂) проводился семенами первого поколения (М₁) ячменя сорта Изумруд, полученных в предыдущем году. Опыт включал следующие варианты: 1 – контроль Изумруд (сухие семена); 2 – ЛКС 1 час (сухие семена); 3 – ЛКС 2 часа (сухие семена); 4 – СВЧ 1 час (сухие семена); 5 – СВЧ 2 часа (сухие семена); 6 – лазер 1 час и СВЧ 1 час (сухие семена); 7 – СВЧ 1 час и лазер 1 час (сухие семена); 8 – ЛКС 1 час (замоченные семена); 9 – СВЧ 1 час (замоченные семена); 10 – лазер 1 час + СВЧ 1 час (замоченные семена); 11 – СВЧ 1 час + ЛКС 1 час (замоченные семена); 12 – контроль Изумруд (замоченные семена). Было посеяно второе поколение. Опыт размещался на 20 делянках площадью 25 м² каждая. Для посева второго поколения использовались семена с главного колоса каждого растения первого поколения. Всего было высеяно 2531 семья.

В течение вегетационного периода проводился отбор хлорофилльных мутаций, выделялись семьи с видимыми морфологическими и физиологическими отклонениями от исходного сорта контроля. После уборки измененных растений определялись показатели их продуктивности. Было выявлено 52 семьи с хлорофилльными изменениями, что составляет 2,05% от общего количества высеянных семей в опыте. Обработка сухих семян совместно ЛКС и СВЧ ведет к достоверному увеличению частоты хлорофилльных мутаций до 3,35…3,61%. Наибольший процент измененных форм 3,61% отмечен в варианте совместного применения СВЧ + ЛКС, а наименьший — в контроле. Встречались изменения количественных признаков, длины вегетационного периода. Исследования будут продолжены в следующем году.

Опыт 8. Оценка коллекции индуцированных мутантов как исходного материала для селекции ярового ячменя.

Коллекционный питомник был заложен на опытном поле в мае 2019 года в количестве 90 делянок без повторности. Второй питомник комплексного изучения контрастных гибридов F₄ по ряду хозяйственно-полезных признаков был заложен в количестве 20 делянок. Учетная площадь делянок каждого номера составила 1 м², расстояние между делянками 15 см.

Рисунок 9 – Подсчет растений в коллекционном питомнике

С июня по конец августа 2019 года проведены фенологические наблюдения в период вегетации, отмечались сроки прохождения фенофаз каждого образца коллекции и контрольных сортов, оценивалась склонность к полеганию растений в баллах на завершающем этапе вегетации, а также их видимые морфологические и физиологические особенности в сравнении с контролем (исходным сортом).

В течение вегетационного периода 2019 года у большинства мутантных образцов коллекции наблюдалось увеличение средней длины стебля, в отличие от вегетационного периода 2018 года, что можно связать со сложившимися погодными условиями. Максимальная длина стебля наблюдалась у образца № 107, полученного из сорта Дина (разновидность pallidum). Минимальная длина стебля традиционно у мутанта № 80, полученного из сорта Зазерский 85.

Осенью 2019 года произведена ручная обработка образцов коллекции. В настоящее время проводится математическая и статистическая обработка данных по элементам структуры продуктивности.

Опыт 9. Изучение характера наследования отдельных признаков у гибридов и мутантов ячменя.

В отчетном году в коллекционном питомнике было высеяно 22 образца, из них: 1 сорт, 1 мутант и 3 дителосомика, выбранные в качестве родительских форм для гибридизации; 17 гибридов, полученных ранее на кафедре.

У гибридов отмечена зависимость длины стебля, остей и массы зерна с колоса. Наследование длины остей идет по принципу неполного доминирования.

Отобраны мутантные формы с хозяйственно-полезными признаками, представляющие интерес для селекции, и мутанты, ценные с точки зрения генетики изучаемых признаков: длины стебля, длины остей.

1.3 Контрольный питомник (КП)

В контрольном питомнике (КП) площадь каждой делянки 5 м², повторность 4-х кратная, норма высева – 4,5 млн всхожих зерен на 1 м², контроль – сорт Белгородский 100, являющийся стандартом для зарегистрированных сортов по Кировской области. Исходным материалом при получении мутантов был ячмень сорта Белгородский 100, созданный методом гибридизации (Гонар × Аннабель) с последующим индивидуальным отбором в ОАО НПФ «БЕЛСЕЛЕКТ» (Белгородская обл.).

В 2019 году изучалось 9 образцов, отличающихся по длине вегетационного периода, длине стебля, урожайности и другим признакам:

— 4 селекционно-ценных мутантных образца: 2-37-6, 4-16-3, 6-7-х, 9-5-3, получены под влиянием карбоната натрия (Na₂CO3), лазерного и дальнего красного света;

— 5 селекционно-ценных мутантных образцов: 6-10, 10-12, 12-5 (среднеспелые), 2-14, 12-7 (раннеспелые), получены под влиянием обработки семян карбонатом калия и излучением красного диапазона (рисунок 10).

Рисунок 10 – Изучение мутантов ярового ячменя в контрольном питомнике

(фаза начала колошения)

Среди изучаемых образцов один изучаемый образец 12-5, полученный в варианте обработки семян ДКС+К₂CO₃ 0,1М+ЛКС, показал урожайность выше (+ 2,2 ц/га или +4,1%) стандартного сорта Белгородский 100 (54,4 ц/га).

1.4 Конкурсное сортоиспытание

Конкурсное сортоиспытание 2019 года включало в себя 12 образцов, которые высевались в 4-х кратной повторности. Площадь 1 делянки 25 м². Посев проведен 10 мая. Уборка осуществлялась 30 августа малогабаритным комбайном «Terrion-2010». В качестве стандарта использовался сорт Белгородский 100 и в качестве контрольного – Нур.

Мутанты получены с применением различных физических и химических факторов на семена ярового ячменя Биос 1:

— облучение семян лазерным и дальним красным светом: М 5-11 – облучение ЛКС, М 6-10 – облучение ДКС;

— замачивание семян в растворе Na₂CO₃: М 2-37-6 – 0,1н Na₂CO₃, М 4-16-3 – 0,1н Na₂CO₃;

— парная обработка семян раствором солей и облучение красным светом: М 8-3-013 – ЛКС + 0,1н Na₂CO₃, М 9-5-3 – 0,1н Na₂CO₃+ДКС, М 10-12 – ДКС + К₂СО₃ 0,1 М, М 11-13-Ха – ЛКС + Na₂CO₃ 0,1н + ДКС;

— парная обработка семян растворами солей К и Na: М 4-10 – K₂CO₃ 0,1н + Na₂CO₃ 0,1н, М 5-3 – Na₂CO₃ 0,1н + K₂CO₃ 0,1 М (рисунок 11).

Рисунок 11 – Конкурсное сортоиспытание мутантов ячменя

По результатам дисперсионного анализа средняя урожайность по вариантам колебалась от 63,7 ц/га до 71,7 ц/га, что выше уровня предыдущего года на 38…45 ц/га (средняя урожайность ячменя в 2018 году 27,1 ц/га). Средняя урожайность ярового ячменя в данном году составила 68 ц/га. В качестве контроля использовался сорт Нур, у которого отмечена урожайность 66,6 ц/га.

У некоторых образцов (мутантов) отмечено существенное увеличение урожайности по сравнению с контролем Нур – на 3,5…3,7 ц/га.

Наибольшая урожайность по сравнению с контролем Нур отмечена у образца М 5-11– 70,2 ц/га.

Практически все образцы показали тенденцию к увеличению урожайности по сравнению со стандартом Белгородский 100: наибольшее повышение сбора урожая отмечено у мутантов М 4-10, М 8-3-013 и М 5-11– 2,5…2,7 ц/га (НСР₀₅ – 3 ц/га). Созревают на уровне стандартного сорта.

Питомник размножения мутантов ячменя

В питомнике размножения мутантов ячменя высевались перспективные сортообразцы, выделившиеся по комплексу хозяйственно-ценных признаков за предыдущие 3 года изучения в конкурсном сортоиспытании. Площадь производственного посева 0,4-0,6 га – М 8-3-013 (ЛКС + 0,1н Na₂CO₃), М 5-11 (облучение ЛКС), М 5-3 (Na₂CO₃ 0,1н + K₂CO₃ 0,1 М). Урожайность мутантов составила, соответственно, 2,9; 3,9; 2 т/га (рисунок 12).

Рисунок 12 – Питомник размножения мутантов ярового ячменя

Лучшие показатели у мутанта 5-11 – образец слабо поражался головневой инфекцией и имел самый низкий балл по полеганию.

1.5 Государственное сортоиспытание

С 2014 года сорт ярового ячменя Изумруд внесен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по Волго-Вятскому (4) региону РФ и районирован по Кировской области. Семена данного сорта приобретаются хозяйствами Кировской и Вологодской областей.

Сорт Изумруд создан методом индуцированного мутагенеза с последующим отбором при обработке семян ячменя сорта Биос 1 препаратом Агат 25К с нормой расхода 120 г/т (авторы: Дудин Г.П., Помелов А.В., Емелев С.А.).

По результатам сортоиспытания 2017-2018 гг. в Кировской области сорт Изумруд показал среднюю урожайность 43,9 ц/га, у стандарта Белгородский 100 – 45,4 ц/га. Сорт не поражался пыльной головней, созревал на 2 дня позднее стандарта, по засухоустойчивости и полегаемости был на уровне стандарта. Максимальная урожайность 58 ц/га в 2017 г. у сорта Изумруд была получена на Советском госсортоучастке.

Для государственного сортоиспытания в 2017 году в Кировском филиале Государственной комиссии по испытанию и охране селекционных достижений переданы три селекционных номера: М 8-3-013, М 5-11 и М 5-3.

2 Совершенствование схем семеноводства и технологий размножения новых сортов

Зерновое производство Российской Федерации традиционно является основой всего продовольственного комплекса и наиболее крупной отраслью сельского хозяйства. От ее развития в значительной степени зависит обеспечение населения продуктами питания, его жизненный уровень.

Зерно – важнейший источник доходов для абсолютного большинства его производителей, оно составляет значительную часть сырья предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности, тем самым во многом формирует межотраслевые корпорации не только в агропромышленном комплексе, но и во всей экономике страны.

В современных условиях важнейшим фактором, определяющим рост производства зерна, является рост урожайности. Решить же вопрос роста урожайности можно лишь путем целого комплекса мероприятий, среди которых существенную роль играет семеноводство.

Семеноводство – специальная отрасль сельскохозяйственного производства, обеспечивающая массовое размножение сортовых семян и получение гибридных семян при сохранении их чистосортности, биологических и урожайных качеств.

Цель семеноводства – наиболее полная реализация урожайных возможностей сорта, сохранение наиболее важных его хозяйственно-биологических свойств, размножение высококачественных сортовых семян до необходимого количества.

Задачи семеноводства:

— быстрое размножение новых районированных сортов;

— поддержание сортовых качеств ранее районированных сортов.

Четко налаженная система семеноводства предусматривает организацию двух взаимосвязанных процессов: сортосмену и сортообновление, т.е. замену старых сортов на новые, более урожайные, и периодическое обновление семян, возделываемых в производстве сортов (замена семян низших репродукций на более высококачественные элитные семена).

Система семеноводства – это совокупность функционально взаимосвязанных физических и юридических лиц, осуществляющих деятельность по производству оригинальных, элитных и репродукционных семян [10].

Принципы организации семеноводства едины. Они должны быть положены в основу всех семеноводческих объединений. Однако в настоящее время, когда переходный период формирования системы семеноводства в целом еще не закончен, во многих республиках и зонах существуют некоторые структурные отличия, связанные с реальными возможностями семеноводства в данных условиях и сложившейся практикой.

Определились следующие основные формы концентрации производства семян:

а) семеноводство сосредоточивается в специализированных семеноводческих хозяйствах с расчетом обеспечения потребности агропредприятий, не производящих собственных семян;

б) крупные хозяйства организуют производство, обработку и хранение семян в семеноводческих отделениях и бригадах с расчетом полного обеспечения потребности хозяйства в сортовых семенах;

в) для районов с неблагоприятными климатическими условиями, где семеноводство неустойчиво, производство семян организуется в специализированных семеноводческих хозяйствах в более благоприятных зонах.

Система семеноводства различных сельскохозяйственных культур в Кировской области приведена на рисунке 13.

Рисунок 13 – Система семеноводства зерновых культур

Работу по производству оригинальных семян в Кировской области наряду с ГНУ НИИСХ Северо-Востока, Фаленской селекционной станцией выполняет и лаборатория селекции и семеноводства зерновых культур кафедры биологии растений, селекции и семеноводства, микробиологии агрономического факультета ФГБОУ ВО Вятская ГСХА.

Сорта сельскохозяйственных культур характеризуются совокупностью хозяйственно полезных качеств, сохранение которых в процессе их массового размножения – одна из главных задач семеноводства. В ее решении исключительно важную роль играет первичное семеноводство, т.е. организация, методика и техника выращивания оригинальных семян. Качество элиты в значительной мере предопределяет ценность семян последующих репродукций.

Выращивание элитных семян начинается в первичных звеньях семеноводства, где применяют оценку потомств по комплексу важнейших признаков и свойств, присущих сорту, осуществляют отбор лучших и браковку худших потомств, обеспечивая сохранение всех особенностей сорта. Лучше всего сорт может поддерживать в первоначальном виде его оригинатор – научно-исследовательское учреждение путем систематической передачи семян из питомника размножения другим учреждениям, занимающимся размножением этого сорта.

Одним из основных приемов в семеноводстве является сортообновление – это замена семян, ухудшивших свои биологические и хозяйственные свойства на лучшие семена этого же сорта. Основой обновления семян является элита.

Элита – это потомство лучших отобранных растений данного сорта, наиболее полно передающее все его признаки и свойства. Основным методом поддержания сорта на уровне его генетических возможностей является отбор.

2.1 Методика исследований

Для выращивания высококачественных элитных семян в системе семеноводства используют методы отбора: индивидуально-семейный или массовый.

В нашей лаборатории используется метод индивидуально-семейного отбора с двухгодичной оценкой потомств (рисунок 14).

Питомник испытания потомств 1-го года (П-1). Для закладки питомника испытания потомств 1-го года яровых ячменя и пшеницы использовали семена с колосьев, отобранных в питомнике размножения, типичных для сортов элитных растений, не пораженных болезнями и вредителями.

В целях получения планируемого числа исходных растений или колосьев для закладки питомника испытания потомств 1 года отбирали их в 3-4 раза больше необходимого количества, чтобы в условиях лаборатории отобрать самые лучшие родоначальные растения. При этом обращали внимание на типичность растений, колосьев, зерна.

Рисунок 14 – Схема производства оригинальных семян

Число потомств в этом питомнике зависит и от коэффициента размножения семян возделываемой культуры и объема производства элиты. Стандартом служили семена суперэлиты, контроль высевали в питомнике через каждые 40 потомств на делянках равного размера. В течение всего вегетационного периода проводили тщательный уход за посевами – прополку от сорняков, рыхление междурядий.

Полевая оценка потомства в П-1 проводилась на основе комплекса хозяйственно-важных признаков: продуктивной кустистости, выравненности растений в пределах семьи, устойчивости растений к болезням и вредителям, величине и озерненности колоса, типичности его для конкретного сорта. Семьи сравнивали между собой и со стандартом. Выделенные в процессе наблюдений и оценок худшие потомства выбраковывали и полностью удаляли из питомника перед уборкой.

Оставшиеся лучшие семьи убирали вручную раздельно, связывали в снопики, этикетировали. Обмолачивали колосья на селекционной молотилке. Семена каждого номера ссыпали в мешочки и снабжали этикетками снаружи и внутри. В лаборатории у каждой семьи определяли массу семян. По результатам обработки вариационного ряда массы семян всех семей определяли среднюю арифметическую массы семян (), стандартную ошибку доли (δ).

Все потомства с объемом семян равные +2δ ≥ ≥ — δ оставляли для посева, другие выбраковывали.

Семена оставшихся лучших потомств использовали для закладки питомника испытания потомств 2-го года (П-2), предназначенного для дальнейшего отбора лучших и выбраковки худших потомств. Размещали ячмень по хорошему предшественнику – озимой ржи. Для контроля через каждые 30 потомств сеяли семена суперэлиты.

Тщательный уход за посевами проводили в те же сроки, а потомства оценивали по тем же признакам, что и в предшествующем питомнике.

Перед уборкой проводили глазомерную оценку потомств по продуктивности, сравнивали их друг с другом и со стандартом. Худшие потомства выбраковывали, оставшиеся лучшие потомства убирали комбайном отдельно и после лабораторного просмотра, оценки и браковки по зерну и урожайности объединяли. Полученные семена использовали для закладки питомника размножения 1-го года (Р-1).

Цель питомника размножения – максимально быстро размножить семена данного сорта при одновременном сохранении и поддержании их высокой сортовой чистоты и урожайных качеств.

Посев проводили протравленными семенами в лучшие агротехнические сроки с одновременным внесением минеральных удобрений.

В течение вегетационного периода в целях полного исключения сортового засорения неоднократно проводили видовые и сортовые прополки. В фазу начала полной спелости семян была проведена апробация посевов [11,12].

Уборка питомников размножения была проведена в оптимальные сроки комбайном «ПАЛЕССЕ GS812» (рисунок 15).

Рисунок 15 – Зерноуборочный комбайн КЗС-812 «ПАЛЕССЕ GS812»

Полученный урожай после сушки был тщательно отсортирован, затарен в мешки с этикетками внутри и снаружи и уложен в штабеля, согласно стандарту [13, 14].

2.2 Результаты работы по оригинальному семеноводству

В настоящее время в лаборатории селекции и семеноводства зерновых культур ведется работа по производству оригинальных семян зарегистрированных сортов в РФ яровой пшеницы сорта Ирень и ярового ячменя сорта Изумруд [15].

Для посева питомника П-1 в 2019 году в посевах суперэлиты в 2018 году в фазе полной спелости семян были отобраны элитные растения. В лабораторных условиях каждый отобранный колос обмолачивался и взвешивался отдельно, семена с каждого колоса размещались в отдельный селекционный пакет. По результатам математической обработки полученных данных колосья с самой высокой и низкой массой зерна выбраковывались, а остальные – высевались в питомнике испытания потомств первого года (П-1).

В П-1 2019 года было высеяно семян элитных растений ярового ячменя сорта Изумруд – 1600 семей, яровой пшеницы Ирень – 1400 семей. Каждая семья (потомство одного колоса) высевалась в отдельный ряд, через 40 семей располагали контроль.

В период созревания низкоурожайные, больные, нетипичные для сорта семьи выбраковывались, остальные убирались посемейно и обмолачивались, семена с каждого снопа упаковывались отдельно. После обмолота в лаборатории семена каждой семьи взвешивали и проводили математическую обработку данных. Семьи, находящиеся по продуктивности в пределах нормы реакции сорта (-δ < х < +2δ), высеваются на следующий год в питомник испытания потомств второго года (П-2).

В питомнике испытания потомств П-2 в 2019 году было высеяно 512 семей яровой пшеницы Ирень и 384 семьи – ячменя сорта Изумруд (рисунок 16).

Рисунок 16 – Питомники испытания потомства второго года (П-2): яровой пшеницы сорта Ирень (слева), ярового ячменя сорта Изумруд (справа)

В таблице 1 приведены площади, объем произведенных оригинальных семян в питомнике испытания потомств 2 года.

Таблица 1 – Производство оригинальных семян (П-2) ярового ячменя

и пшеницы в 2019 году

После визуальной браковки в поле худших семей, лучшие убраны и объединены. После сушки и сортирования получили кондиционные семена (П-2) ярового ячменя сорта Изумруд 5,6 ц и пшеницы сорта Ирень – 5,2 ц.

Дальнейшее размножение семян яровой пшеницы сорта Ирень проводилось в 2019 году в питомнике размножения потомств 1-го года (Р-1) на площади 4,8 га (таблица 2). Объем полученных кондиционных семян составил 11,7 т.

Таблица 2 – Площади и валовой сбор семян ярового ячменя и пшеницы

в питомниках Р₁ и Р₂ в 2019 году

Площадь питомника размножения второго года пользования (Р-2) пшеницы Ирень в 2019 г. составила 9 га, объем произведенных семян 25,8 т.

В 2019 году проводилось размножение ярового ячменя сорта Изумруд для хозяйств Волго-Вятского и Северо-Западного регионов. Площадь питомника размножения 1-го года (Р-1) составила 3,5 га, объем собранных семян 10 т, с площади 7,5 га питомника размножения 2-го года (Р-2) получено 24 т семян.

Для посева питомников П-1 (2020 год) в посевах оригинальных семян посева 2019 года отобраны элитные растения в количестве: яровая пшеница сорта Ирень – 2000 шт., яровой ячмень сорта Изумруд – 2000 шт.

2.3 Внедрение, область применения и экономическая эффективность

Использование элементов нанотехнологии (СВЧ и лазерное излучение, дальний красный свет), пестицидов и агрохимикатов в качестве мутагенных факторов позволяет получать исходный материал для селекции яровых ячменя и пшеницы, сокращать сроки выведения сорта на 4 года, снижает затраты на 26%.

Производство оригинальных семян обеспечивает повышение урожайности пшеницы и ячменя за счет сортосмены на 20-25% и сортообновления на 15-20%.

На опытном поле Вятской ГСХА получено 24 т семян Р-2 ячменя сорта Изумруд и 20,8 т пшеницы сорта Ирень. Стоимость полученной продукции 2 млн. рублей.

В 2019 году в СПК «Строитель» Уржумского района Кировской области продано 20 т ярового ячменя сорта Изумруд на площадь 100 га, урожайность составила 3,4 т/га. Стоимость полученной продукции 6 млн. руб.

В ООО «Важ Курья» республика Коми в 2019 году посеяли семенами пшеницы Ирень 50 га и получили 100 т элиты. Стоимость полученной продукции 1,5 млн. рублей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведены опыты по изучению: мутагенного действия СВЧ- и лазерного излучений, пестицидов, фунгицидов, инсектицидов, агрохимикатов на семена и растения ярового ячменя; характера наследования отдельных признаков у гибридов и мутантов ячменя; оценки коллекции индуцированных мутантов; эффективности регуляторов роста, биопрепаратов и пестицидов на яровой ячмень.
2. В контрольном питомнике (КП) изучалось 9 селекционных образцов. Среди изучаемых образцов один образец 12-5, полученный в варианте обработки семян ДКС+К₂CO₃ 0,1М+ЛКС, показал урожайность выше (+ 2,2 ц/га или +4,1%) стандартного сорта Белгородский 100 (54,4 ц/га).
3. Конкурсное сортоиспытание включало 2 сорта, 10 мутантов. Средняя урожайность ярового ячменя в отчетном году составила 68 ц/га. В качестве контроля использовался сорт Нур, у которого отмечена урожайность 66,6 ц/га. Наибольшая урожайность отмечена у образца М 5-11 – 70,2 ц/га. Созревают мутанты на уровне стандартного сорта.
4. Сорт ярового ячменя Изумруд внесен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по Северо-Западному (3) и Волго-Вятскому (4) регионам РФ и районирован по Кировской области. Семена данного сорта приобретаются хозяйствами Кировской и Вологодской областей.
5. Произведено оригинальных семян (П-2) пшеницы сорта Ирень – 5,2 ц, ячменя сорта Изумруд – 5,6 ц. В питомнике размножения первого года (Р-1) произведено 10 т семян ячменя сорта Изумруд и 11,7 т семян яровой пшеницы сорта Ирень. В питомниках размножения второго года (Р-2) произведено семян ячменя сорта Изумруд и яровой пшеницы сорта Ирень, соответственно, 24 т и 25,8 т. Продано 17 т семян ячменя Изумруд и 26,5 т семян пшеницы Ирень. Получены семена трех новых селекционных номеров: М 5-3, М 5-11, М 8-3-013.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Дудин, Г.П. Облучение семян ячменя лазером и красным светом [Текст] /Г.П. Дудин, Д.А. Логинов, О.С. Кривошеина //Земледелие. — 1995. — № 1. — С. 33.
2. Дудин, Г.П. Мутагенное действие дальнего красного света и этрела на ячмень сорта Зазерский 85 [Текст] /Г.П. Дудин, О.С. Кривошеина //Агрономическая наука – достижения и перспективы: Тез. докл. науч. конф. — Киров, 1994. — С. 10-11.
3. Прищепина, Г.А. Селекция жимолости синей на Алтае [Текст] /Г.А. Прищепина //Молодые ученые – садоводству России: Тез. докл. Всерос. совещания. — М., 1995. — С. 96-98.
4. Кривошеина, О.С. Мутагенное действие лазерного излучения и дальнего красного света на яровой ячмень [Текст] /О.С. Кривошеина, Г.П. Дудин //Докл. ТСХА. — М., 1998. — вып. 269. — С. 212-218.
5. Дудин, Г.П. Фотомутагенез и селекция ярового ячменя [Текст] /Г.П. Дудин //Пути совершенствования научного обеспечения агропромышленного комплекса Северо-Востока России в рыночных условиях: Сб. матер. науч. сессии, посвящ. 100-летию НИИСХ Северо-Востока. — Киров, 1995. — С. 121-124.
6. Дудин, Г.П. Индуцированный мутагенез и использование его в селекции растений [Текст] /Г.П. Дудин, В.Н. Лысиков: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2009. — 208 с.
7. Калам, Ю.И. Хлорофилльная мутация [Текст] /Ю.И. Калам, Т.А. Орав. — Таллин: Валгус, 1974. — 59 с.
8. Володин, В.Г. Радиационный мутагенез у ячменя [Текст] /В.Г. Володин, З.И. Лисовская. — Минск: Наука и техника, 1979. — 144 с.
9. Володин, В.Г. Радиационный мутагенез у растений [Текст] /В.Г. Володин. — Минск: Наука и техника, 1975. — 192 с.
10. Гужов, Ю.Л. Селекция и семеноводство культивируемых растений [Текст] /Ю. Гужов, А. Фукс, П. Валичек. — М.: Мир, 2003. — 536 с.
11. Инструкция по апробации сортовых посевов. — М., 1995. — ч. 1.- 84 с.
12. Положение о филиале Федерального государственного учреждения «Российский сельскохозяйственный центр» по Кировской области [Текст]. — Утверждено директором ФГУ России 2 ноября 2007 г. № 28. — 3 с.
13. Пуртова, И.В. Сортовой контроль зерновых культур. Сертификация семян: Методическое пособие для работы студентов по специальностям 110201 – Агрономия, 110204 – Селекция и генетика сельскохозяйственных культур [Текст] /И.В. Пуртова, О.С. Кривошеина, С.А. Емелев. — Киров: Вятская ГСХА, 2007. — 35 с.
14. ГОСТ Р 52325-2005 «Сортовые и посевные качества сельскохозяйственных растений». — М.: Изд-во стандартов, 2005. — 40 с.
15. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т.1. «Сорта растений» (официальное издание). — М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2019. — 516 с.