CN104544511B - 一种秸秆饲料高效厌氧发酵设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种秸秆饲料高效厌氧发酵设备，包括支承座坑、同步升降机构、导向传热部件、隔热层、钢质底板、保温发酵箱体、带压排气管和侧面测温传感器和芯部测温传感器，钢质底板和隔热层依次设置在支承座坑的上开口上，同步升降机构设置在支承座坑内，导向传热部件和芯部测温传感器套插在钢质底板和隔热层上开设的导向孔中，其下端均安装在同步升降机构上，保温发酵箱体设置在钢质底板的上方，罩住支承座坑，带压排气管设置在保温发酵箱体的顶板上，在保温发酵箱体的侧壁上设有侧面测温传感器，芯部测温传感器设置在导向加热部件分布面积当中。它能对秸秆进行高效厌氧发酵，保证桔杆发酵时温度稳定均匀，使桔杆工业化发酵成基础饲料。

Description

一种秸秆饲料高效厌氧发酵设备及其使用方法

技术领域：

本发明涉及饲料加工设备，尤其涉及一种饲料发酵设备。

背景技术：

我国是个农业大国，据网络资料检索可知，2008年我国的农作物秸秆产量约为8亿吨，农作物秸秆资源拥有量居世界首位。农作物秸秆的主要成分为纤维素、半纤维素、木质素和少量蛋白质，它是一种清洁可再生资源。但是长期以来由于受消费观念和生活方式的影响，我国农村秸秆资源完全处于高消耗、高污染、低产出的状况，相当多的农作物秸秆被废弃或者进行焚烧，农作物秸秆不仅没有得到合理开发利用，而且秸秆焚烧带来严重的大气污染。近年来，随着人们环保意识的增强和国家环保法规的进一步严紧，人们开始研究农作物秸秆的综合利用技术，其中，利用农作物秸秆进行生化快速腐熟，生产优质基础饲料一直是人们优先研究的方向，它能很好利用我国农村秸秆资源，变废为宝，使原本被废弃或者进行焚烧农作物秸秆的变成为农民增收高附加值的动物基础饲料，实现了农业秸秆的环保循环开发利，杜绝焚烧。

在专利号为200410037174.1中公开了一种秸秆真菌发酵剂及秸秆生物发酵饲料的制作技术。它公开了一种秸秆真菌发酵剂的生产技术和利用秸秆真菌发酵饲料的制作技术，介绍了利用玉米秸秆、稻草、麦秸等秸秆一种或几种混合，切短(1-2CM)或用粉碎机粉碎，加入玉米粉1-5％，麸皮5-15％，油饼2-5％，尿素1-2％，食盐0.3-0.5％，均匀的搅拌真菌发酵剂后，将水分调整到40-60％，置于发酵塔、池、缸中或平摊于水泥地面上进行发酵，在15℃条件下发酵24小时以上，表层有白色菌丝体时便可干燥贮存备用或鲜用。采用这种发酵工艺生产出的饲料，能使秸秆饲料的DM转化率提高到90％、纤维素降低12-20％，CP提高到10～20％。秸秆生物发酵饲料粗蛋白质≥10％，生产成本≤600元/T，可以用作牛、羊的基础日粮，也可以在猪的日粮中加入10％以上。

虽然利用农植秸秆通过添加秸秆微生物发酵菌种和水进行发酵生产动物饲料已有多种工艺方法，但缺乏对应的发酵设备，发酵温度既不均匀，也不能保持恒温，都只能在小批量试验和简易粗略的生产状态，不能进行工业化常年生产，导致农植物秸秆不能产业化生产动物基础饲料。其中关键因素是厌氧环境的形成、均匀加热方式及发酵温度的监控。

发明内容：

为了使农业秸秆能够工业化生产动物基础饲料，本发明的目的是提供一种秸秆饲料高效厌氧发酵设备，它能对农业秸秆进行高效厌氧发酵，保证桔秆发酵时温度稳定均匀，实现植物桔秆工业化生产基础饲料。

本发明采取的技术方案如下：

一种秸秆饲料高效厌氧发酵设备，其特征是：它包括支承座坑、同步升降机构、导向传热部件、隔热层、钢质底板、保温发酵箱体、带压排气管、侧面测温传感器和芯部测温传感器，钢质底板和隔热层依次设置在支承座坑的上开口上，在钢质底板和隔热层上设有便于导向传热部件和芯部测温传感器升降的导向孔，同步升降机构设置在支承座坑内，且位于隔热层的下方，导向传热部件和芯部测温传感器套插在钢质底板和隔热层上开设的导向孔中，所有导向传热部件和芯部测温传感器的下端均安装在同步升降机构上，保温发酵箱体设置在钢质底板的上方，罩住支承座坑，带压排气管设置在保温发酵箱体的顶板上，在保温发酵箱体的侧壁上设有侧面测温传感器，侧面测温传感器的设置高度位于待发酵物料高度范围之内，芯部测温传感器设置在导向传热部件分布面积之中。

在上述秸秆饲料高效厌氧发酵设备中，所述同步升降机构包括升降平台和驱动升降平台直线升降的机构。

更进一步，所述驱动升降平台直线升降的机构为丝杆螺母升降机构或者气动直线升降机构或者液压直线升降机构。

更进一步，所述丝杆螺母升降机构包括二根以上垂直间隔分布的丝杆、螺母和同步驱动电机，螺母旋接在对应丝杆上，并固定在升降平台上，丝杆的两端可转动地安装在支承座坑的底部和钢质底板的下端面上，丝杆由同步驱动电机驱动，升降平台沿丝杆水平升降。

更进一步，所有导向传热部件和芯部测温传感器的下端与同步升降机构的升降平台上均以铰支座连接方式相连。

在上述秸秆饲料高效厌氧发酵设备中，所述导向传热部件包括双通道传热棒、循环泵与恒温液箱，所有双通道传热棒以并联方式连接成传热组件，在双通道传热棒上设有进液通道、出液通道和散热体，循环泵的吸液口与恒温液箱相连，循环泵的出液口与所有双通道传热棒的进液通道相连，所有双通道传热棒的出液通道与恒温液箱相通连，形成恒温液循环。

在上述秸秆饲料高效厌氧发酵设备中，所述在双通道传热棒上的散热体上设有四条散热筋，四条散热筋呈“十”字分布。

在上述秸秆饲料高效厌氧发酵设备中，所述保温发酵箱体由前侧板、右侧板、后侧板、左侧板、顶板和转轴组成的密闭式立体容器，其中，前侧板、后侧板和右侧板或左侧板侧缝密封固定连接成一个矩形缺口框体，转轴固定连接在前侧板和后侧板的上端，左侧板或右侧板及顶板均以铰接方式安装在转轴上，位于前后侧板之间。

在上述秸秆饲料高效厌氧发酵设备中，左侧板以铰接方式安装在转轴上。

在上述秸秆饲料高效厌氧发酵设备中，所述带压排气管由保压排气帽和顶部排气管组成，保压排气帽设置在顶部排气管的上端。

本发明所述秸秆饲料高效厌氧发酵设备的使用方法如下：

第一步，打开保温发酵箱体的顶板；

第二步，通过控制装置使所有导向传热部件和芯部测温传感器同步上升至极限位置，此时所有导向传热部件和芯部测温传感器同步伸出钢质底板和隔热层上的导向孔，位于保温发酵箱体内；

第三步，按秸秆基础饲料发酵工艺要求，由带式送料机将待发酵的物料送入保温发酵箱体内，同时对进料进行喷淋菌种液，使发酵物料中的含水量和菌种含量均应符合标定值要求；

第四步，送料结束后，将保温发酵箱体内待发酵物料整平后密封盖合顶板；

第五步，启动循环泵，使恒温液箱中的恒温液不断地输送给导向传热部件循环，从而实现对待发酵物料的恒温热交换，通过侧面测温传感器和芯部测温传感器可观察发酵物料在保温发酵箱体内不同位置的发酵温度，当待发酵物料的发酵温度过低时，则提高恒温液箱中的液温，反之则降低恒温液箱中的液温，保障物料各处温度均匀进行厌氧发酵；

第六步，当发酵结束后，通过控制装置使所有导向传热部件和芯部测温传感器同步下降复位，打开侧面板，由铲运车将发酵后的基础饲料运出即可。

由于将保温发酵箱体的顶板设计成能密封关闭和开启的结构，便于进料。将一个侧面板设计成启闭门结构，打开即可机械化出料。保温发酵箱体罩在支承座坑上，在支承座坑的上口依次设有钢质底板和隔热层，在钢质底板和隔热层上开设便于导向传热部件和芯部测温传感器升降的导向孔，同步升降机构设置在支承座坑内，且位于隔热层的下方，所述同步升降机构同步驱动导向传热部件和芯部测温传感器沿钢质底板和隔热层上的导向孔升降，在保温发酵箱体的侧壁上设有侧面测温传感器，在发酵物料中心位置设有芯部测温传感器。在支承座坑的上口依次安装有钢质底板和隔热层，既有利于保温又承载待发酵料。侧面测温传感器的设置是为便于观察靠近保温发酵箱体边缘发酵物料的发酵温度，在发酵物料中间区域设置芯部测温传感器，其目的是为了便于观察位于保温发酵箱体该区域发酵物料的发酵温度。在保温发酵箱体的顶板上增设带压排气管，带压排气管既能使保温发酵箱体带有一定压力，更利于秸秆料发酵，在发酵过程中当保温发酵箱体内气体压力高于预定压力时能带压排气管及时泄压。导向传热部件采用恒温液作为加热介质，能更好地为待发酵物料提供最佳的发酵温度，导向传热部件由双通道传热棒、循环泵与恒温液箱组成，所有双通道传热棒以并联方式连接成传热组件，在双通道传热棒上设有进液通道、出液通道和散热体，循环泵的吸液口与恒温液箱相连，循环泵的吸液口与所有双通道传热棒进液通道相连，所有双通道传热棒的出液通道与恒温液箱相通连，形成恒温加热循环，既节能又环保。

在双通道传热棒的散热体外侧面上设有散热筋既能增加散热面积又能实现定向升降导向，双通道传热棒和芯部测温传感器的下端采用铰支座方式安装在升降机构上能够消除因装配精度误差而导致的升降受阻现象，保证两者升降更畅通，导向传热部件和芯部测温传感器由同步升降机构控制，在加料前同步伸展，发酵结束后再同步退缩复位，这样既节能又便于加料和出料。在本发明中，导向传热部件在加热升阶段是加热元件，而在发酵阶段出现温度过高时又是吸热元件，它能均化和稳定发酵区的发酵温度，使发酵物料的发酵温度差大幅度缩小，实现等温发酵，能将发酵温度控制在最佳工艺要求的温度范围内。

效果与优点：

由于本发明采用了同步伸缩型导向传热部件和芯部测温传感器，加料前使导向传热部件和芯部测温传感器垂直置于保温发酵箱体内，不影响加料，出料前，使导向传热部件和芯部测温传感器全部抽缩到低于钢质底板，便利铲车出料和清理，导向传热部件能对潮湿待发酵物料进行放热或吸热，利用水分子的热传导，能使待发酵物料的温差在±2℃，可使待发酵物料均匀快速发酵高效转化，克服了传统堆积-覆膜发酵过程中，发酵物料芯部温度与表面温度不一致，导致发酵转化不彻底、不同步、不稳定的缺陷；同样克服了传统堆积-覆膜发酵法在夏天环境温度高，尤其是堆料芯部在发酵过程中自身产生的温度过高而发酵产生其它产物使饲料变质问题，在保证发酵饲料质量的前提下，可实现常年不间断持续生产。

侧面板和顶板与保温发酵箱体框体之间采用密封启闭结构，其目的是为了不让空气进入保温发酵箱体，在保温发酵箱体顶板上设有带压排气管，在发酵过程中，当保温发酵箱体内的气体压力大于预定压力时，带压排气管会自动排气泄压，此时残留在保温发酵箱体内腔顶部空气随之排出，为保温发酵箱体内创造厌氧发酵环境。同时，在发酵过程中，保温发酵箱体内总存有一定的微压，通常为1.05～1.10个大气压，更有利于桔秆厌氧发酵，能促进待发酵物料转化成优质的基础饲料。由于发酵时保温发酵箱体的内压力比外界大气压略高0.05～0.10个大气压，因此，保温发酵箱体属于非压容器，生产过程中不存任何安全隐患。

整个保温发酵箱体外围用保温材料，保温发酵箱体内外温度不受外界温度的影响，稳定的温度条件能快速将秸秆中的粗纤维、中性洗涤纤维、粗蛋白降解转化为动物易吸收的单糖、双糖、氨基酸、小肽等营养素，成为单胃和多刍动物的有机基础饲料，所获得的基础饲料可根据不同动物在不同生长期，添加相应的补充营养素，成为针对性较强的复合全饲料；免去了传统堆积-覆膜发酵法，间隔一段时间必须要人工翻堆一次的繁琐工作；可以根据需要制作产能20-100吨不同大小规格的进行设计，实现半自动化流水线作业，能多台设备的同步生产，辅助配套设施可公用，降低成本，便于管理和操作，形成规模化的产业；

经实际验证，本发明完成一次发酵生产过程只需要8-10小时，可常年生产，而传统的堆积-覆膜发酵法，在环境温度15℃时条件下需要24小时，在环境温度为8℃条件下需要2～3个月，大幅度节约了时间，充分发挥了有益菌的作用；克服了传统的堆积-覆膜发酵法在环境温度高于30℃时，随时有可能发酵温度过高使饲料变质的危险；免去了间隔翻堆二次以上的劳动力(0.5人工/翻堆一次/吨)；

未经发酵或发酵不完整的秸秆纤维动物吃了不易消化吸收，只有多刍动物能吸收一部分营养，但吸收率较低；而单胃动物就很难吸收，甚至动物不吃。经过厌氧发酵的秸秆基础饲料，有香甜味动物喜欢吃，营养易吸收利用，有益菌能抵御有害菌对动物的侵袭；粗纤维的利用率为100％，可减少原有生产动物饲料消耗玉米或小麦的用量。

如果每个地区的秸秆有50％用于其它方面，收购50％用于做厌氧发酵的秸秆基础饲料，每4亩农田即可制造出一吨有机基础饲料，减少秸秆焚烧。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视图；

图3为导向传热部件、中部温度传感器与同步升降机构之间的连接结构示意图；

图4为导向传热部件横向截面剖视放大图；

图5为加热系统的工作原理图；

图6为本发明处于进料状态的结构示意图；

图7为本发明处于出料状态的结构示意图；

图中：1-支承座坑；2-同步升降机构；3-导向传热部件；4-隔热层；5-钢质底板；6-保温发酵箱体；7-带压排气管；8-侧面测温传感器；9-芯部测温传感器；10-带式送料机；11-喷淋头；21-升降平台；22-丝杆；23-螺母；24-同步驱动电机；31-双通道传热棒；32-循环泵；33-恒温液箱；61-前侧板；62-右侧板；63-后侧板；64-左侧板；65-顶板；66转轴；71-保压排气帽；72-顶部排气管；311-进液通道；312-出液通道；313-散热体；314-散热筋。

具体实施方式：

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方案：

实施例1：一种秸秆饲料速效厌氧发酵设备，如图1～7所示，它由支承座坑1、同步升降机构2、导向传热部件3、隔热层4、钢质底板5、保温发酵箱体6、带压排气管7、侧面测温传感器8和芯部测温传感器9组成，钢质底板5和隔热层4依次设置在支承座坑1的上开口上，在钢质底板5和隔热层4上设有便于导向传热部件3和芯部测温传感器9升降的导向孔，同步升降机构2设置在支承座坑1内，且位于隔热层4的下方，导向传热部件3和芯部测温传感器9都套插在钢质底板5和隔热层4上的导向孔中，所述同步升降机构2由升降平台21和驱动升降平台21直线升降的丝杆螺母升降机构组成，所述丝杆螺母升降机构包括四根垂直间隔分布的丝杆22、螺母23和同步驱动电机24，螺母23旋接在对应丝杆22上，并固定在升降平台21上，丝杆22的两端可转动地安装在支承座坑1的底部和钢质底板5的下端面上，丝杆22由同步驱动电机24驱动，升降平台21沿四根垂直间隔分布的丝杆22水平升降，所有导向传热部件3和芯部测温传感器9的下端均与同步升降机构2的升降平台21以铰支座方式相连，保温发酵箱体6设置在钢质底板5的上方，罩住支承座坑1，带压排气管7设置在保温发酵箱体6的顶板上，在保温发酵箱体6的侧壁上设有侧面测温传感器8，侧面测温传感器8的设置高度位于待发酵物料高度范围之内，芯部测温传感器9设置在所有导向传热部件3分布面积的当中，依靠它能测量发酵物料中心区域的发酵温度；所述导向传热部件3包括双通道传热棒31、循环泵32与恒温液箱33，所有双通道传热棒31以并联方式连接成传热组件，在双通道传热棒31上设有进液通道311、出液通道312和散热体313，循环泵32的吸液口与恒温液箱33相连，循环泵32的吸液口与所有双通道传热棒31的进液通道311相连，所有双通道传热棒31的出液通道312与恒温液箱33相通连，形成恒温加热循环，在双通道传热棒31上的散热体313上设有四条散热筋314，四条散热筋314呈“十”字分布；所述保温发酵箱体6由前侧板61、右侧板62、后侧板63、左侧板64、顶板65和转轴66组成的密闭式立体容器，其中，前侧板61、后侧板63和左侧板64侧缝密封固定连接成一个缺口矩形框体，转轴66固定连接在前侧板61和后侧板63的上端，左侧板64及顶板65均以铰接方式安装在转轴66上，位于前后侧板之间；所述带压排气管7由保压排气帽71和顶部排气管72组成，保压排气帽71设置在顶部排气管72的上端。

本发明的使用方法如下：

第一步，打开保温发酵箱体6的顶板65；

第二步，通过控制装置使所有导向传热部件3和芯部测温传感器9同步上升至极限位置，此时所有导向传热部件3和芯部测温传感器9同步伸出钢质底板5和隔热层4上的导向孔，位于保温发酵箱体6内；

第三步，按秸秆基础饲料发酵工艺要求，由带式送料机10将待发酵的物料送入保温发酵箱体6内，在输入发酵物料的过程中，由喷淋头11向待发酵物料均匀喷淋含有桔秆发酵菌种的水溶液，确保待发酵物料中的含水量和菌种含量均符合工艺要求；

第四步，送料结束后，将保温发酵箱体6内待发酵物料整平后密封盖合顶板65；

第五步，启动循环泵32，使恒温液箱33中的恒温液不断地输送给导向传热部件3，从而实现对待发酵物料的恒温热交换，通过侧面测温传感器8和芯部测温传感器9可观察位于保温发酵箱体6内温度，若待发酵物料的发酵温度过低，则提高恒温液箱33中的液温，反之则降低恒温液箱33中的液温；

第六步，当发酵结束后，通过控制装置使所有导向传热部件3和芯部测温传感器9同步下降复位，打开左侧面板64，由铲运车将发酵后的基础饲料运出即可。

本发明的实施方案不仅限于实施例1，其中，同步升降机构2的结构形式多种多样，只要能实现同步垂直直线升降的一切机构都为本发明所限定的同步升降机构；导向传热部件3的结构形式也可采用其它等功能结构；保温发酵箱体6的结构也可采用其它结构，不限于四方体。只要采用本发明的等功能的一切技术方案都有在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种秸秆饲料高效厌氧发酵设备，其特征是：它包括支承座坑(1)、同步升降机构(2)、导向传热部件(3)、隔热层(4)、钢质底板(5)、保温发酵箱体(6)、带压排气管(7)、侧面测温传感器(8)和芯部测温传感器(9)，钢质底板(5)和隔热层(4)依次设置在支承座坑(1)的上开口上，在钢质底板(5)和隔热层(4)上设有便于导向传热部件(3)和芯部测温传感器(9)升降的导向孔，同步升降机构(2)设置在支承座坑(1)内，且位于隔热层(4)的下方，导向传热部件(3)和芯部测温传感器(9)套插在钢质底板(5)和隔热层(4)上开设的导向孔中，所有导向传热部件(3)和芯部测温传感器(9)的下端均安装在同步升降机构(2)上，保温发酵箱体(6)设置在钢质底板(5)的上方，罩住支承座坑(1)，带压排气管(7)设置在保温发酵箱体(6)的顶板上，在保温发酵箱体(6)的侧壁上设有侧面测温传感器(8)，侧面测温传感器(8)的设置高度位于待发酵物料高度范围之内，芯部测温传感器(9)设置在导向传热部件(3)分布面积之中；

所述同步升降机构(2)包括升降平台(21)和驱动升降平台(21)直线升降的丝杆螺母升降机构，所述丝杆螺母升降机构包括二根以上垂直间隔分布的丝杆(22)、螺母(23)和同步驱动电机(24)，螺母(23)旋接在对应丝杆(22)上，并固定在升降平台(21)上，丝杆(22)的两端可转动地安装在支承座坑(1)的底部和钢质底板(5)的下端面上，丝杆(22)由同步驱动电机(24)驱动，升降平台(21)沿丝杆(22)水平升降；所有导向传热部件(3)和芯部测温传感器(9)的下端与同步升降机构(2)的升降平台(21)上均以铰支座连接方式相连；

所述导向传热部件(3)包括双通道传热棒(31)、循环泵(32)与恒温液箱(33)，所有双通道传热棒(31)以并联方式连接成传热组件，在双通道传热棒(31)上设有进液通道(311)、出液通道(312)和散热体(313)，循环泵(32)的吸液口与恒温液箱(33)相连，循环泵(32)的出液口与所有双通道传热棒(31)的进液通道(311)相连，所有双通道传热棒(31)的出液通道(312)与恒温液箱(33)相通连，形成恒温液循环；所述在双通道传热棒(31)上的散热体(313)上设有四条散热筋(314)，四条散热筋(314)呈“十”字分布；

所述保温发酵箱体(6)由前侧板(61)、右侧板(62)、后侧板(63)、左侧板(64)、顶板(65)和转轴(66)组成的密闭式立体容器，其中，前侧板(61)、后侧板(63)和右侧板(62)或左侧板(64)侧缝密封固定连接成一个矩形缺口框体，转轴(66)固定连接在前侧板(61)和后侧板(63)的上端，左侧板(64)或右侧板(62)及顶板(65)均以铰接方式安装在转轴(66)上，位于前后侧板之间。

2.根据权利要求1所述秸秆饲料高效厌氧发酵设备，其特征是：左侧板(64)以铰接方式安装在转轴(66)上；所述带压排气管(7)由保压排气帽(71)和顶部排气管(72)组成，保压排气帽(71)设置在顶部排气管(72)的上端。

3.权利要求1所述秸秆饲料高效厌氧发酵设备的使用方法如下：

第一步，打开保温发酵箱体(6)的顶板(65)；

第二步，通过控制装置使所有导向传热部件(3)和芯部测温传感器(9)同步上升至极限位置，此时所有导向传热部件(3)和芯部测温传感器(9)同步伸出钢质底板(5)和隔热层(4)上的导向孔，位于保温发酵箱体(6)内；

第三步，按秸秆基础饲料发酵工艺要求，由带式送料机(10)将待发酵的物料送入保温发酵箱体(6)内，同时对进料进行喷淋菌种液，使发酵物料中的含水量和菌种含量均应符合标定值要求；

第四步，送料结束后，将保温发酵箱体(6)内待发酵物料整平后密封盖合顶板(65)；

第五步，启动循环泵(32)，使恒温液箱(33)中的恒温液不断地输送给导向传热部件(3)循环，从而实现对待发酵物料的恒温热交换，通过侧面测温传感器(8)和芯部测温传感器(9)可观察发酵物料在保温发酵箱体(6)内不同位置的发酵温度，当待发酵物料的发酵温度过低时，则提高恒温液箱(33)中的液温，反之则降低恒温液箱(33)中的液温，保障物料各处温度均匀进行厌氧发酵；

第六步，当发酵结束后，通过控制装置使所有导向传热部件(3)和芯部测温传感器(9)同步下降复位，打开侧面板，由铲运车将发酵后的基础饲料运出即可。