CN108378222A - 一种提高农作物秸秆瘤胃降解效率的水汽热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高农作物秸秆瘤胃降解效率的水汽热处理方法，将秸秆用铡草机切短至长度为1～3cm的秸秆段；将秸秆段投入压力处理罐中，加水搅拌均匀并进行水汽热处理后得到固液混合物，压力处理罐中秸秆段的重量占秸秆段与水的混合物总重量的5%～50%，搅拌速度100～600rpm，搅拌时间为5～60min，压力处理罐内的温度为100～180℃；处理后的固液混合物在30～50℃下进行烘干，然后即可用于饲喂反刍家畜。本发明具有目的效果显著、操作工艺简单、原材料易得、不需要添加任何化学试剂、对环境无污染、成本低廉、质量稳定、产品易于保存、便于工业化生产和推广等优点。

Description

一种提高农作物秸秆瘤胃降解效率的水汽热处理方法

技术领域

本发明涉及农业资源利用技术领域，具体涉及一种提高农作物秸秆瘤胃降解效率的水汽热处理方法。

背景技术

我国是农业大国，也是种植业大国。大量生产粮食和经济作物（例如，水稻、小麦、黄豆等）同时伴随产生约8亿吨农作物秸秆。这些秸秆是宝贵的农作物资源，但目前管理利用方式较为粗放，没有得到充分利用。许多秸秆直接在田间焚烧，引发资源浪费和严重环境污染等一系列严峻社会问题。秸秆是反刍家畜的重要传统粗饲料资源，但存在不易降解、适口性不好、营养价值低的缺陷，直接饲喂时很难在反刍家畜瘤胃内高效降解和利用。我们迫切需要利用相关技术以提高农作物秸秆的降解效率，从而提高其作为反刍家畜粗饲料资源的饲用价值。物理处理方法是目前将秸秆作为粗饲料资源进行优化处理的主要方法之一，主要包括对秸秆进行粉碎、膨化处理等。其他方法还有化学方法、生物方法等。但这些方法存在一些不足之处，如氨化处理若操作过程不当易引起家畜中毒，碱化处理容易造成环境污染问题，许多方法还存在成本较高、操作过程繁琐等问题。因此，发明一种既能大幅度提升秸秆降解效率又成本低廉的技术尤为重要。

本发明利用水汽热处理方法，方法简单有效，成本较低，处理后秸秆的消化率显著改善，作为反刍家畜粗饲料的饲用价值得到很大提高。

发明内容

为了克服现有技术方法的不足，本发明提供了一种提高农作物秸秆瘤胃降解效率的水汽热处理方法，能够有效提高秸秆作为粗饲料资源的饲用价值。

一种提高农作物秸秆瘤胃降解效率的水汽热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将秸秆用铡草机切短至长度为1～3cm的秸秆段；

步骤2：将秸秆段投入压力处理罐中，加水搅拌均匀并进行水汽热处理后得到固液混合物，压力处理罐中秸秆段的重量占秸秆段与水的混合物总重量的5%～50%，搅拌速度100～600rpm，搅拌时间为5～60min，压力处理罐内的温度为100～180℃；

步骤3：处理后的固液混合物在30～50℃下进行烘干，然后即可用于饲喂反刍家畜。

与现有技术相比，本发明技术以绿色、廉价的水作为催化剂和溶剂，将秸秆中纤维多糖链打断释放寡聚糖，破坏部分木质素与纤维的连接酯键，可以提高牛羊等反刍家畜瘤胃微生物对纤维附着效果，从而提高秸秆的降解效率。本发明技术明确了水汽热处理时最佳的底物所占重量比重为10%，对应的最佳搅拌速度500rpm，温度为160℃，处理时间为30min，处理后固液混合烘干温度为50℃。具有操作工艺简单、原材料易得、成本低廉、质量稳定、产品易于保存、便于工业化生产等优点。

本发明的有益效果包括：过程中秸秆物理结构被破坏，纤维更多的暴露或者降解成小的寡聚糖，有利于反刍家畜瘤胃菌群的消化；过程中产生纤维寡糖为功能性糖，有益于动物健康；用水直接处理秸秆，不需要添加任何化学试剂，过程绿色、简单、廉价，容易实现大规模工业化生产推广；对农作物秸秆的开发利用还可以减少其田间焚烧量，减轻环境污染方面的压力等。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。

实施例1

一种提高农作物秸秆瘤胃降解效率的水汽热处理方法，包括以下步骤：

步骤1：将小麦秸秆用铡草机切短至长度为1～3cm的秸秆段；

步骤2：将秸秆段投入压力处理罐中，加水搅拌均匀并进行水汽热处理后得到固液混合物，压力处理罐中秸秆段的重量占秸秆段与水的混合物总重量的50%，搅拌速度100rpm，搅拌时间为60min，压力处理罐内的温度为180℃；

步骤3：处理后的固液混合物在30℃下进行烘干，然后即可用于饲喂反刍家畜。

烘干后的处理产物进行粉碎过60目筛，粉碎后样品作为处理组用于进行体外模拟瘤胃发酵试验，同时以未处理的小麦秸秆作为对照组进行体外模拟瘤胃发酵试验。体外模拟瘤胃发酵试验的瘤胃液来自于三头成年健康的湘东黑山羊，试验结果表明，小麦秸秆的体外发酵干物质降解率由对照组的60.1%提升至处理组的69.4%（P<0.01），总挥发性脂肪酸浓度由对照组的79.6mmol/L提升至处理组的88.6 mmol/L（P<0.01）。

实施例2

一种提高农作物秸秆瘤胃降解效率的水汽热处理方法，包括以下步骤：

步骤1：将小麦秸秆用铡草机切短至长度为1～3cm的秸秆段；

步骤2：将秸秆段投入压力处理罐中，加水搅拌均匀并进行水汽热处理后得到固液混合物，压力处理罐中秸秆段的重量占秸秆段与水的混合物总重量的10%，搅拌速度500rpm，搅拌时间为30min，压力处理罐内的温度为160℃；

步骤3：处理后的固液混合物在50℃下进行烘干，然后即可用于饲喂反刍家畜。

烘干后的处理产物进行粉碎过60目筛，粉碎后样品作为处理组用于进行体外模拟瘤胃发酵试验，同时以未处理的小麦秸秆作为对照组进行体外模拟瘤胃发酵试验。体外模拟瘤胃发酵试验的瘤胃液来自于三头成年健康的湘东黑山羊，试验结果表明，小麦秸秆的体外发酵干物质降解率由对照组的60.1%提升至处理组的71.6%（P<0.01），总挥发性脂肪酸浓度由对照组的79.6mmol/L提升至处理组的99.4 mmol/L（P<0.01），小麦秸秆瘤胃降解效率提升幅度明显，且产生了更多的挥发性脂肪酸，可以为反刍家畜提供更多的能量来源。

实施例3

一种提高农作物秸秆瘤胃降解效率的水汽热处理方法，包括以下步骤：

步骤1：将水稻秸秆用铡草机切短至长度为1～3cm的秸秆段；

步骤2：将秸秆段投入压力处理罐中，加水搅拌均匀并进行水汽热处理后得到固液混合物，压力处理罐中秸秆段的重量占秸秆段与水的混合物总重量的5%，搅拌速度500rpm，搅拌时间为5min，压力处理罐内的温度为160℃；

步骤3：处理后的固液混合物在50℃下进行烘干，然后即可用于饲喂反刍家畜。

烘干后的处理产物进行粉碎过60目筛，粉碎后样品作为处理组用于进行体外模拟瘤胃发酵试验，同时以未处理的水稻秸秆作为对照组进行体外模拟瘤胃发酵试验。体外模拟瘤胃发酵试验的瘤胃液来自于三头成年健康的湘东黑山羊，试验结果表明，水稻秸秆的体外发酵干物质降解率由对照组的60.5%提升至处理组的71.4%（P<0.01），总挥发性脂肪酸浓度由对照组的77.4mmol/L提升至处理组的96.9mmol/L（P<0.01）。表明本发明方法可显著提高水稻秸秆的瘤胃降解效率，同时可为反刍家畜提供更多的能量来源。

实施例4

一种提高农作物秸秆瘤胃降解效率的水汽热处理方法，包括以下步骤：

步骤1：将黄豆秸秆用铡草机切短至长度为1～3cm的秸秆段；

步骤2：将秸秆段投入压力处理罐中，加水搅拌均匀并进行水汽热处理后得到固液混合物，压力处理罐中秸秆段的重量占秸秆段与水的混合物总重量的5%，搅拌速度600rpm，搅拌时间为60min，压力处理罐内的温度为100℃；

步骤3：处理后的固液混合物在50℃下进行烘干，然后即可用于饲喂反刍家畜。

烘干后的处理产物进行粉碎过60目筛，粉碎后样品用于进行体外模拟瘤胃发酵试验，作为处理组，同时以未处理的黄豆秸秆作为对照组进行体外模拟瘤胃发酵试验。体外模拟瘤胃发酵试验的瘤胃液来自于三头成年健康的湘东黑山羊，试验结果表明，黄豆秸秆的体外发酵干物质降解率由对照组的55.3%提升至处理组的59.5%（P<0.05），总挥发性脂肪酸浓度由对照组的78.2mmol/L提升至处理组的85.3 mmol/L（P<0.05）。表明本发明方法可显著提高黄豆秸秆的瘤胃降解效率，同时可为反刍家畜提供更多能量来源。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (1)

1.一种提高农作物秸秆瘤胃降解效率的水汽热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将秸秆用铡草机切短至长度为1～3cm的秸秆段；

步骤2：将秸秆段投入压力处理罐中，加水搅拌均匀并进行水汽热处理后得到固液混合物，压力处理罐中秸秆段的重量占秸秆段与水的混合物总重量的5%～50%，搅拌速度100～600rpm，搅拌时间为5～60min，压力处理罐内的温度为100～180℃；

步骤3：处理后的固液混合物在30～50℃下进行烘干，然后即可用于饲喂反刍家畜。