В работе представлено научно обоснованное решение для комплексной автоматизации производства полнорационных комбикормов, интегрированное с автономной биогазовой энергосистемой. Разработана функциональная архитектура и программно-логический алгоритм микропроцессорного управления, обеспечивающий непрерывную обработку многомерных технологических данных в режиме реального времени. Методологический подход опирается на синтез детерминированных моделей массо- и теплопереноса с экспериментальными характеристиками распределённых контуров регулирования. Интеграция абсорбционного теплового насоса в технологию позволила оптимизировать генерацию и каскадное распределение высоко- и низкопотенциальных энергоносителей, что обеспечило поддержание строго заданных термодинамических режимов на критических стадиях: анаэробной ферментации субстратов, влаготепловой обработке, инфракрасной микронизации зерна, а также конвективной сушке и принудительном охлаждении кормовой смеси. Управляющий контур функционирует на принципах адаптивно-предиктивного регулирования, базируясь на непрерывном мониторинге ключевых физико-химических индикаторов с автоматической коррекцией исполнительных приводов. Вычислительное ядро системы оперирует интеративными методами решения дифференциальных уравнений нестационарного теплообмена, что позволяет в реальном времени компенсировать стохастические флуктуации физико-химического состава сырья и нивелировать кумулятивное накопление погрешностей измерений. Архитектура распределённого датчикового поля обеспечивает многоуровневую верификацию входных сигналов, трансформируя традиционную линейную энергетическую схему в высокоинтегрированную регенеративную сеть замкнутого цикла с минимизированными эксергетическими потерями. Многоуровневая очистка биогаза, включающая криогенное осушение, водную абсорбцию и каталитическую десульфуризацию, сопряжённая с рекуперативными теплообменными циклами, существенно повысила эксергетическую эффективность линии. Дополнительно реализован механизм многофакторной оптимизации, учитывающий нелинейные взаимосвязи между кинетикой метаногенеза и гидродинамикой реакторного пространства. Внедрение цифровых двойников контуров терморегулирования позволило минимизировать инерционность отклика системы на возмущающие воздействия, повысив устойчивость технологических переходных процессов. Данный подход обеспечивает синергетическое согласование энергетических потоков. Программная логика реализует предиктивную стабилизацию биокинетических параметров с учётом сезонной динамики влажности сырья, минимизируя ингибирующее влияние кислотных метаболитов на микробиоценоз. Внедрение системы гарантирует стабильный выход стандартизированного биотоплива, соответствие продукции зоотехническим регламентам, сужение технологического рассеяния показателей качества на 0,1–0,5 % и снижение удельных энергозатрат на 7–10 %, формируя теоретико-прикладную основу для замкнутого ресурсосберегающего кормопроизводства.

1. Жакова К.И., Миронова Н.П. Современные тенденции развития технологий пищевых производств // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2022. С. 6–12.

2. Лунин А. Биогазовые технологии – новый тренд экономики замкнутого цикла // EcoStandard.journal. 2023. URL: https://journal.ecostandard.ru

3. Кулагин В.А., Дунаева Н.В., Яковлева Д.Д. Новые технологии использования биогаза как способ решения экологических проблем // Вестник РАН. 2021. Т. 91. № 1. С. 87–102.

4. Вандышева М.С., Мартьянычев А.В., Оболенский Н.В. Способ получения биогаза и удобрения // Карельский научный журнал. 2015. № 1. С. 157–159.

5. Зарипов Ш.С. Биогаз как альтернативный источник энергии для Республики Таджикистан // Введение в энергетику: сборник материалов II Всероссийской (с международным участием) молодёжной научно-практической конференции. 2016. С. 61.

6. Зебзеев Г.З. Биогаз как возобновляемый энергоресурс агропромышленных технологий // Наука. Технологии. Инновации: сборник научных трудов. 2017. С. 203–206.

7. Пат. 2742058 РФ, А23К 10/30, А23К 40/00. Комбинированная технологическая линия производства микронизированных хлопьев для стартерных и престартерных комбикормов для молодняка сельскохозяйственных животных с использованием очищенного биогаза / В.А. Афанасьев, А.Н. Остриков, А.А. Шевцов, А.В. Терехина, Д.А. Нестеров, И.С. Богомолов; заявитель и патентообладатель АО «НПЦ «ВНИИКП». № 2020101243; Заявл. 10.01.2020; Опубл. 02.02.2021. Бюл. № 4.

8. Пат. 2765578 РФ, А23N 17/00. Линия производства полнорационных комбикормов с использованием биогаза / В.Н. Василенко, Л.Н. Фролова, Н.А. Михайлова, И.В. Драган, С.И. Жильцова; заявитель и патентообладатель ВГУИТ. № 2021105622; Заявл. 16.04.2021; Опубл. 01.02.2022. Бюл. № 4.

9. Пат. 2797234 С1 РФ, А23К 40/00, А23N 17/00. Способ производства полнорационных комбикормов с использованием биогаза и установка для его осуществления / А.А. Шевцов, В.Н. Василенко, Л.Н. Фролова, И.В. Драган, И.Д. Еремин, И.Ю. Кочкин; заявитель и патентообладатель ВГУИТ. № 2022127131; Заявл. 19.10.2022; Опубл. 01.06.2023. Бюл. № 16.

10. Пат. 2832084 С1 РФ, А23N 17/00. Способ управления технологией получения полнорационных комбикормов с использованием биогаза / А.А. Шевцов, В.Н. Василенко, Л.Н. Фролова, А.Г. Кочарьян, И.Д. Еремин, В.С. Маркова; заявитель и патентообладатель ВГУИТ. № 2024103468; Заявл. 13.02.2024; Опубл. 19.12.2024. Бюл. № 35.

11. Киктев Н.А. Исследование и разработка комплекса технических средств автоматизированной системы управления производством комбикормов и премиксов // Инновации в сельском хозяйстве. 2018. № 2 (27). С. 287–293.

12. Припоров И.Е. Цифровые технологии в приготовлении кормов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 1 (87). С. 145–148.

13. Zarkadas L.N., Wiseman J. Influence of processing variables during micronization of wheat on starch structure and subsequent performance and digestibility in weaned piglets fed wheat-based diets // Animal Feed Science and Technology. 2001. Vol. 93. P. 93–107. doi: 10.1016/S0377-8401(01)00266-8

14. Монах С.И., Панченко Л.Ю., Цхведиани А.И. Способы очистки и обогащения газа, полученного в биогазовой установке // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2017. № 5 (127). С. 115–122.

15. Василенко В.Н., Фролова Л.Н., Драган И.В., Кочкин И.Ю. и др. Снижение углеродного следа перерабатывающей промышленности с помощью теплонасосного оборудования // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания. 2023. № 1. С. 151–156.

16. Василенко В.Н., Шевцов А.А., Фролова Л.Н., Драган И.В. и др. Пароэжекторный тепловой насос как источник альтернативной энергии в технологиях пищевой промышленности // Вестник ЮУрГУ. Серия: Пищевые и биотехнологии. 2022. № 2 (10). С. 34–42.

17. Шевцов А.А., Бунин Е.С., Ткач В.В., Сердюкова Н.А. и др. Эффективное внедрение парокомпрессионного теплового насоса в линию комплексной переработки семян масличных культур // Хранение и переработка сельхозсырья. 2018. № 1. С. 60–64.

18. Yoshida K., Shimizu N. Biogas production management systems with model predictive control of anaerobic digestion processes // Bioprocess and Biosystems Engineering. 2020. Vol. 43. P. 2189–2199. doi: 10.1007/s00449-020-02404-7

19. Schroer H.W., Just C.L. Feature engineering and supervised machine learning to forecast biogas production during municipal anaerobic co-digestion // ACS ES&T Engineering. 2024. Vol. 4. No. 3. P. 638–649. doi: 10.1021/acsestengg.3c00435

20. Ouderji Z.H., Heikkinen J., Luoranen M. et al. Energy, exergy and economic analysis of an integrated ground source heat pump and anaerobic digestion system for co-generation of heating, cooling and biogas // Energy. 2023. Vol. 283. Article 129106. doi: 10.1016/j.energy.2023.129106

21. Okoro-Shekwaga C.K., Braga Nan M., Ross A.B. et al. Energy and exergy analysis of biogas-powered power plant from anaerobic co-digestion of food and animal waste // Processes. 2022. Vol. 10. No. 5. Article 871. doi: 10.3390/pr10050871

22. Cattaneo C.R., Muñoz R., Korshin G.V., Naddeo V. et al. Biological desulfurization of biogas: a comprehensive review on sulfide microbial metabolism and treatment biotechnologies // Science of the Total Environment. 2023. Vol. 893. Article 164689. doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.164689

23. Almenglo F., González-Cortés J.J., Ramírez M., Cantero D. Recent advances in biological technologies for anoxic biogas desulfurization // Chemosphere. 2023. Vol. 321. Article 138084. doi: 10.1016/j.chemosphere.2023.138084

24. Sabitov A., Ostrikov A.N. et al. A research review on coarse grain micronization // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 371. Article 03073. doi: 10.1051/e3sconf/202337103073

25. Khoza M., Kayitesi E., Workneh T.S. Functional properties and in vitro starch digestibility of infrared-treated (micronized) green banana flour // Journal of the Science of Food and Agriculture. 2023. Vol. 103. No. 10. P. 4772–4781. doi: 10.1002/jsfa.12511