Повышение выводимости куриных яиц за счет стимуляции роста и развития эмбриона электрическим полем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.02, кандидат технических наук Вихлянцев, Сергей Дмитриевич

• Вихлянцев, Сергей Дмитриевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Вихлянцев, Сергей Дмитриевич

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования в области интенсификации промышленного птицеводства.

1.1. Обзор и анализ состояния и перспектив развития искусственной инкубации яиц.

1.2. Общая характеристика и анализ физико-химических и электрических свойств инкубационного яйца.

1.2.1. Общая характеристика инкубационного яйца и биологические изменения, проходящие в нем в начальный период инкубации.

1.2.2. Анализ физико-химических и электрических свойств инкубационного яйца и их изменение в начальный период инкубации.

1.3. Влияние факторов внешней среды на развитие и рост эмбриона.

1.4. Обзор и анализ традиционных и перспективных методов и способов обработки яиц.

1.5. Цели и задачи исследования.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Теоретические исследования воздействия электрического поля на инкубационные яйца.

2.1. Электрофизические процессы в белковой структуре яйца.

2.2. Кинетика диэлектрических свойств белковой структуры яйца.

2.3. Ионная электропроводность яичного белка.

2.3.1. Кинетика ионной электропроводности белковой структуры яйца.

2.3.2. Электрофизические механизмы транспорта ионов в яичном белке.

2.4. Модельные представления изменения внешнего электрического поля в инкубационном яйце.

2.4. Модельные представления изменения внешнего электрического шля в инкубационном яйце.

2.4.1. Модельные представления изменения внешнего электрического поля в твердых защитных оболочках.

2.4.2. Модельные представления изменения внешнего электрического поля в яичном белке.

2.5. Физико-математическая модель биофизических процессов в инкубационном яйце под действием внешнего электрического поля.

2.5.1. Роль вителлиновой оболочки в механизме переноса веществ.

2.5.2. Оценка параметров внешнего электрического поля.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Экспериментальные исследования.

3.1. Планирование эксперимента.

3.2. Методика проведения эксперимента.

3.2.1. Методики для установления эффективного периода обработки инкубационных яиц электрическим полем.

3.2.2. Методики для проверки амплитудно-временных параметров обработки инкубационных яиц электрическим полем.

3.2.3. Методика исследования влияния электрического поля на выводимость яиц.

3.3. Методика обработки экспериментальных данных.

3.4. Сравнение и анализ результатов эксперимента.

3.4.1. Проверка амплитудно-временных параметров обработки инкубационных яиц электрическим полем.

3.4.2. Анализ результатов эксперимента.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Обоснование параметров электроустановок для обработки инкубационных яиц.

4.1. Основные требования, предъявляемые к установке.

4.2. Обоснование схемы высоковольтной части установки.

4.3. Обоснование параметров высоковольтной части установки.

4.4. Особенности эксплуатации оборудования для обработки инкубационных яиц электрическим полем.

Выводы по главе 4.

Глава S. Технико-экономическая эффективность и рекомендации по применению обработки инкубационных яиц электрическим полем на инкубаторно-птицеводческих станциях.

5.1. Технико-экономическая эффективность обработки инкубационных яиц электрическим полем.

5.2. Рекомендации по технологии обработки инкубационных яиц электрическим полем на инкубаторно-птицеводческих станциях.

Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение выводимости куриных яиц за счет стимуляции роста и развития эмбриона электрическим полем»

Отклик биологической системы на внешнее воздействие зависит как от состояния самой системы, так и от соответствия ей условий роста и развития. В литературе [9, 15, 39, 63, 132] отмечается, что одним из условий роста и развития биологической системы является солнечная активность, определяемая среднегодовыми числами Вольфа, Периодические вариации солнечной активности, связанные с вращением Солнца вокруг своей оси, приводят к изменению физических характеристик межпланетной среды в околоземном пространстве. Живые организмы тесно связаны с окружающей средой. Функционал ьно динамические свойства любого организма зависят от его приспособленности к условиям существования, что и определяет сущность шмеостаза живых существ. Таким образом, динамическое единство и равновесие, в котором находится живой организм с внешней средой, определяется многочисленными факторами.

До последнего времени основными факторами внешней среды, определяющими шмеостаз живых организмов, считались температура и влажность воздуха, освещенность, т. е. комплекс который входит в понятие метеорологических условий среды. Воздействие этого комплекса на биологию живого организма изучается давно.

Устойчивость организмов к воздействию среды обитания есть свойство их противостоять влиянию экстремальных факторов среды. Это свойство вырабатывалось в процессе эволюции и генетически закреплялось. Обычно присущий животным уровень устойчивости выявляется лишь при действии экстремального фактора среды, и если оно не достигло порогового значения, наступает фаза адаптации. Ю. Егоров [43] отмечает, что многочисленные наблюдения ряда исследователей подт верждают наступление фазы адаптации у биологических объектов при воздействии на них различных факторов. Так в некоторых районах, где повышен естественный радиационный фон, происходили природные изменения. Например, Севанская форель-шихан, достигшая на родине максимум килограммового веса, переселили в озеро Иссык-Куль, там форель-шихан достигает до 5 кг. В Карагие - самой глубокой впадине на Мангышлаке - рядом с карьером, где открытым способом добывают урановую руду, прекрасный травостой и верблюды достигают необычных размеров. Жители центральной Камчатки, наблюдая за больными и ранеными животными, которые, купаясь в водоемах, излечивались, открыли радоновые источники. Таким образом, на жизнедеятельность биологических организмов различные аномальные явления природы, т. е. локальные природные изменения среды, могут оказывать положительное воздействие.

Установлено [5, 2/, 127, 131, 133, 134, 136], что в биосфере постоянно происходят периодические электромагнитные процессы с частотами, распределенными по всему известному электромагнитному спектру Поэтому можно предполагать, что любой участок этого природного электромагнитного спектра сыграл ту или иную роль в эволюции живых организмов, а это отразилось их жизнедеятельности. Можно сказать, что любой участок спектра в той или иной степени биологически активен.

Однако вопрос о многообразном биологическом влиянии естественных магнитных и электрических полей остается недостаточно изученным.

В настоящее время проблемы электромагнитной экологии становятся все более актуальными. Это связано с новыми данными о восприятии живыми организмами слабых электрических и магнитных полей низкочастотного диапазона. Возникает необходимость оценить устойчивость организмов к воздействию слабых электрических полей естественных и техногенных источников

Следовательно, изучение воздействия естественных и искусственных электромагнитных полей на жизнедеятельность живых организмов является актуальной темой научного исследования.

Живые организмы [2, 16, 20, 44, 59, 115} представляют собой сложные гетррогенные системы, в которых биоколлоидам и физико-химическим реакциям принадлежит ведущая роль. В этом плане яйцо сельскохозяйственной птицы является уникальным биологическим объектом для научного исследования. Кроме % того, яйцо птицы является ценным продуктом питания и основным материалом в инкубации.

В виду значительного спроса на мясо и яйцо кур в промышленном птицеводстве преобладающее значение имеет инкубация куриных яиц. Для обеспечения населения страны более дешевым и качественным куриным мясом и яйцом необходимо повысить вывод цыплят.

Повышение вывода цыплят, рост и последующая яйценоскость зависят от качества инкубируемых яиц и от условий в инкубаторе. Сейчас в инкубаторах ^ создают самые благоприятные условия для инкубируемых яиц, что обеспечивает получение жизнеспособного молодняка, от которого можно ожидать, в соответствующем возрасте, высокой продуктивности.

Однако, ряд авторов [4, 11, 26, 57, 123, 84] отмечает, что увеличение смертности зародышей, ухудшение вывода, снижение резистентности молодняка, плохой рост и развитие, снижение продуктивности птицы происходит в результате не только инфицирования яиц, но и в результате неполного и несвоевременного использования веществ инкубационных яиц. Например, из каждых 100 куриных яиц, заложенных для инкубации, 4 являются неоплодотворенными и 15 яиц не дают жизнеспособного молодняка, в результате снижения выводимости. Следовательно, актуальными вопросами совершенствования технологии инкубации яиц являются вопросы стимуляции роста и развития эмбриона.

Актуальность настоящей диссертационной работы определяется необходимостью повышения выводимости яиц для обеспечения населения страны дешевым, высококалорийным и качественным отечественным мясом и яйцом кур за счет стимуляции роста и развития эмбриона электрическим полем.

Целью диссертационной работы является повышение выводимости куриных яиц, за счет стимуляции роста и развития эмбриона, при воздействии на т них электрическим полем, а также разработка и обоснование параметров установки, применяемой для обработки инкубационных яиц электрическим полем.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:

1. В области теоретических исследований:

- исследование кинетики электрических свойств (электропроводности и диэлектрической проницаемости) белковой структуры яйца курицы при воздействии электрическим полем;

- моделирование изменения внешнего электрического поля в инкубационном яйце курицы в начальный период воздействия на них электрическим полем;

- разработка электрической модели вителлиновой оболочки инкубационного яйца курицы и описание на ее основе биофизических свойств;

- оценка основных энерговременных параметров электрического поля при воздействии на инкубационные яйца с целью повышения их выводимости.

2. В методических разработках:

- разработка методики обработки инкубационных яиц кур электрическим полем.

3. В практических разработках:

- определение рационального режима обработки инкубационных яиц электрическим полем по критерию получения максимального технологического эффекта;

- лабораторная и производственная проверки способа обработки электрическим полем для существующих технологий инкубации яиц;

- разработка экспериментальной установки и технических средств для обработки инкубационных яиц электрическим полем;

- определение экономической эффективности предложенной электротехнологии по обработке инкубационных яиц кур;

- разработка рекомендаций по применению способа обработки инкубационных яиц электрическим полем на инкубаторно-птицеводческих станциях и птицефабриках.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлена кинетика электрических свойств белка (электропроводности и диэлектрической проницаемости) куриных яиц при воздействии на них электрическим полем в время инкубации.

2. Разработана модель влияния электрического поля на биофизические свойства (увеличение диаметра бластодиска, рН желтка и пропускной способности вителлиновой оболочки) инкубационных яиц.

3. Доказана возможность повышения выводимости яиц при воздействии на них электрическим полем. V

Практическая ценность работы:

1. Создана установка типа УВН-100 для обработки инкубационных яиц кур электрическим шлем;

2. Установлены рациональные энерговременные параметры обработки инкубационных яиц электрическим полем напряжённостью 35-40 кВ/м и длительностью воздействия в пределах 1 секунды;

3. Разработана электротехнология обработки инкубационных яиц кур, применение которой позволяет повысить выводимость яиц кур на 910 % по сравнению с контролем.

Это позволило рекомендовать новый способ прединкубационной обработки куриных яиц электрическим полем.

Реализация результатов осуществлена: в отчете НИР "Белок" декабрь 1995 г;

- в отчете НИР "Белок" КВВКИСУ-ИПС г. Камышин, декабрь 1996г.

Способ принят к внедрению на инкубагорно-птицеводческой станции г.

Камышина и в ОАО «Птицефабрика «Камышинекая» р/п Петров-Вал Камышинского района Волгоградской области.

Результаты исследований докладывались и обсуждались: на внутривузовском научном семинаре КВВКИСУ (г. Камышин, 1995г.); на городской научно-методической конференции КТИ (г. Камышин, 1995г.); четвертой Российской научно-технической конференции ЭМС-96 (г. Санкт-Петербург, 1996г.); международном научном симпозиуме (г. Волгоград, 1996г.); на межвузовской научно-методической конференции КВВКИСУ (г. Камышин, 1996г.); на межвузовской региональной конференции КВВКИСУ (г: Камышин, 1997г.); на региональной межвузовской научко-практичесшй конференции КТИ (г. Камышин, 1998 г.).

Основные результаты диссертации опубликованы в 18 печатных работах.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений.

Заключение диссертации по теме «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве», Вихлянцев, Сергей Дмитриевич

Общие выводы

1. Яйцо и мясо сельскохозяйственной птицы, особенно курицы, является распространенным и ценным продуктом питания. В последнее время доля отечественных продуктов питания птицеводства значительно уменьшилась в результате нарушения финансово - экономических связей, физического износа и морального старения оборудования, а также в результате снижения вывода суточных цыплят. Одним из факторов снижения вывода цыплят является ухудшение инкубационных качеств яиц. Одним из направлений повышения выводимости яиц служит стимуляция роста и развития эмбриона электриче-щ ским полем.

2. Теоретические и экспериментальные исследования изменения электропроводности, диэлектрической проницаемости и биофизических свойств яйца курицы подтверждают возможность повышения выводимости яиц при воздействии на них электрическим полем.

3. Для решения [фактических задач применения обработки куриных яиц электрическим полем теоретически разработана электрофизическая модель яйца, которая позволила теоретически и экспериментально исследовать свойства и параметры белковой структуры и желтка при воздействии на яйцо электрическим полем. щ 4. Результаты экспериментов по определению влияния электрического поля на биофизические свойства яиц и транспорт веществ через вителлиновую оболочку подтверждают соответствие разработанной электрофизической модели реальным биофизическим процессам в яйце. Увеличение электропроводности бежа однозначно улучшает биофизические свойства яйца курицы.

5. Выполненные по предложенной методике расчеты позволили качественно оценить роль вителлиновой оболочки, значение электрических параметров яйца курицы и наметить пути повышения их выводимости. Определено предельное значение напряжённости электрического поля Е= 45 кВ/м, исходя из условия механической целостности вителлиновой оболочки.

6. Теоретические и экспериментальные исследования позволили определить с достоверностью 95%, что наиболее значимым фактором воздействия элекщ трического поля на инкубационные яйца курицы является величина напряженности. Рациональный режим, позволяющий повысить выводимость яиц по сравнению с контролем на 9-10 %, определяется значениями напряжённости электрического поля в пределах 35-40 кВ/м и продолжительностью обработки в пределах 1 с.

7. Для существующих технологий инкубации яиц обработку их электрическим полем возможно проводить при помощи любой высоковольтной установки, обеспечивающей выпрямленное напряжение 10 кВ. Анализ схем различных высоковольтных установок для технологических нужд и эксплуатационных условий показывает, что применяемая для обработки инкубационных яиц электрическим полем установка типа УВН-100 отвечает по всем техническим параметрам и является экологически безопасной и универсальной установкой.

8. Технико-экономический расчет показывает эффективность применения обработки яиц электрическим полем. Снижение себестоимости суточного цыпленка составляет 8,4 %. Для годовой инкубации 40000 яиц (наихудшие условия) величина экономического эффекта от применения обработки инкубационных яиц электрическим полем составляет 3241,52 руб/год, а дополнительные капитальные вложения окупаются за 4 года. Разработанные рекомендации по технологии обработки инкубационных яиц электрическим полем должны проводиться в комплексе с общей технологией инкубации яиц

9. Экспериментальные результаты позволили определить основные направления дальнейших исследований. Дополнительные резервы повышения выводимости яиц состоят в учёте критических дней инкубации (4-5 день) и применении обработки электрическим полем яиц на 3-й день инкубации. Учёт кинетики электрических параметров белка, желтка и вителлиновой оболочки позволит воздействием электрического поля влиять на увеличение сроков хранения яиц, без уменьшения их выводимости. В дальнейшем стоит задача совершенствования способа обработки электрическим полем и применение его в комплексе с обработкой электрическим разрядом с помощью установки типа УВН-100.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Вихлянцев, Сергей Дмитриевич, 1998 год

1. Антипчук Ю. П. Гистология с основами эмбриологии,- М.: Просвещение, 1983.-239 с.

2. Аронов М.А., Базуткин В.В., Борисоглебский П.В. Лабораторные работы по технике высоких напряжений. М.: Энергоиздат, 1982. - 352 с.

3. Арьков А.А., Гетта В.Т., Зайко Л.Т. Методические рекомендации по увеличению выводимости яиц в инкубаторных цехах птицефабрик и на инкуба-торно-птицеводческих станциях,- Волгоград, 1984. 9 с.

4. Ачкасова Ю.Н., Владимирский Б.М. Влияние низкочастотных электромагнитных полей на микробиологические объекты. В кн.: Адаптация организма при физических воздействиях. - Вильнюс: ВНИИ эксперим. и клин, мед. Вильнюс, 1969, С.250 .

5. Багиров М.А., Малин И.П., Абасов С.А. Воздействие электрических разрядов на полимерные диэлектрики,- Баку: Элм, 1975. 166 с.

6. Баев В.И., Вихлянцев С.Д. Влияние электрического поля на инкубационные яйца птицы // Научный вестник инженерных наук. Волгоград: ВГСХА, 1998 г. Вып. 5. - С. 150-154.

7. Балезин С.А., Ерофеев Б.В., Подобаев Н.И. Основы физической и коллоидной химии,- М.: Просвещение, 1975. 257 с.

8. Бенькова Н.П. Солнечная активность, возмущения электромагнитного поля Земли и возможность их влияния на организм человека. В кн. : Климат и сердечно-сосудистая патология. - М.: Медицина, 1965, С. 246.

9. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1964.-749 с.

10. Боголюбский С.И., Царецко П.П. Влияние особенностей рациона на состав и биофизические свойства куриных яиц. В кн.: Сб. статей, докладов научной конференции по птицеводству. - М.: Колос, 1974, С. 187-198.12.