CN112111371A - 一种秸秆生物饲料原料的预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种秸秆生物饲料原料的预处理方法，涉及生物饲料技术领域。该秸秆生物饲料原料的预处理方法，包括以下步骤：S1.准备；S2.粉碎；S3.蒸煮；S4.过滤；S5.发酵。通过先将秸秆物理粉碎并研磨后，使秸秆的表面积增大，然后将秸秆在高温高压条件下蒸煮，使纤维素、半纤维素、木质素相互分离，同时通过超声波破碎仪将秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素破碎开，然后在蒸煮结束后再向压力罐内瞬间充入大气使秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素进一步分离开，这样经过多道处理后就可以使秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素分离更加彻底，进而使发酵时复合菌剂可以与秸秆中的各组分接触面积更大，从而可以更快、更好的对秸秆进行分解，值得大力推广。
Description
技术领域
本发明涉及生物饲料技术领域，具体为一种秸秆生物饲料原料的预处理方法。
背景技术
生物饲料指使用国家相关法规允许使用的饲料原料和添加剂，通过发酵工程、酶工程、蛋白质工程和基因工程等生物工程技术开发的饲料产品总称，世界范围内开发的生物饲料产品已达数十个品种，已成为一个较大的产业，主要包括饲料酶制剂、饲用氨基酸和维生素、益生素(直接饲喂微生物)、饲料用寡聚糖、植物天然提取物、生物活性寡肽、饲料用生物色素、新型饲料蛋白、生物药物饲料添加剂等。
秸秆生物饲料原料是目前市面上最常见的生物饲料原料，秸秆的有机成分以纤维素、半纤维素为主，其次是木质素、蛋白质、氨基酸、树脂等，由于秸秆组分结构特殊，木质素与半纤维素以共价键形式结合，将纤维素分子包埋在其中，形成了一道天然屏障，使秸秆中的纤维素很难被菌、酶分解，从而限制了畜禽对纤维素的降解和利用，导致秸秆消化率低，进而导致生物饲料原料的利用率低。
为了提高秸秆的利用率，需要对秸秆进行预处理，比较常见的预处理方法包括物理预处理法、化学预处理法、生物预处理法，但是只通过物理预处理方法无法将秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素分离开，只通过化学预处理方法会导致环境污染，而生物预处理方法的周期太长，生产效率极低，都无法满足实际生产需求。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种秸秆生物饲料原料的预处理方法，解决了单一的物理预处理法、化学预处理法或生物预处理法都无法满足秸秆生物饲料原料实际生产需求的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种秸秆生物饲料原料的预处理方法，包括以下步骤：
S1.准备
首先将秸秆在28～32℃的清水中浸泡2～4h，再用18～22℃的清水将秸秆淘洗4～6次，清洗干净后再用热风机风干秸秆中残留的水份，然后用磁选机对秸秆进行磁选，再用紫外线杀菌灯对秸秆进行10～15min的杀菌消毒处理；
S2.粉碎
先用粉碎机将秸秆切割粉碎，再用球磨机将粉碎后的秸秆进一步研磨破碎，研磨时间15～25min；
S3.蒸煮
将破碎后的秸秆放入压力罐中，并在压力罐内加入纯水，然后将压力罐内的气压增大到5～10MPa，并将温度升高到210～240℃，蒸煮15～20min，在蒸煮的同时用超声波破碎仪对压力罐内的秸秆进行3～5次破碎，每次破碎时间90～150s；
S4.过滤
蒸煮结束后向压力罐内瞬间充入大气，然后将蒸煮后的溶液取出并冷却到室温后，再用40～60目筛进行过滤，滤除液体后得到秸秆滤渣；
S5.发酵
将秸秆滤渣均匀铺放在发酵池内，然后将复合菌剂均匀喷洒在秸秆滤渣上，再将发酵池完全密封，然后在密封条件下发酵7～10d即可得到秸秆生物饲料原料。
优选的，所述每次淘洗用的清水在使用后均需彻底更换。
优选的，所述研磨机的研磨压力0.1～0.7kg/cm。
优选的，所述压力罐内加入的秸秆与纯水量的质量比为1：2.5～3.5。
优选的，所述超声波破碎仪每次启动之间的间隔时间为2～3min。
优选的，所述复合菌剂包含白腐菌、褐腐菌、EM菌、固氮菌、解磷菌和解钾菌。
优选的，所述发酵池内加入的秸秆滤渣与复合菌剂的质量比为1000：0.1～0.5。
(三)有益效果
本发明提供了一种秸秆生物饲料原料的预处理方法。具备以下有益效果：
本发明通过先将秸秆物理粉碎并研磨后，减小秸秆的粒度，使秸秆的表面积增大，然后将秸秆放入压力罐中，在高温高压条件下蒸煮，使热水在高压条件下可以渗入秸秆中将少部分纤维素和大部分半纤维素水解，进而可以使纤维素、半纤维素、木质素相互分离，同时超声波破碎仪产生的超声波在水可以形成密集的小气泡，通过这些密集的小气泡也可以将秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素破碎开，然后在蒸煮结束后再向压力罐内瞬间充入大气，形成汽爆，使秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素进一步分离开，最后将秸秆与复合菌剂混合后进行发酵即可，这样经过多道处理后就可以使秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素分离更加彻底，进而使发酵时复合菌剂可以与秸秆中的各组分接触面积更大，从而可以更快、更好的对秸秆进行分解，并且过程中无污染物产生，值得大力推广。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例提供一种秸秆生物饲料原料的预处理方法，包括以下步骤：
S1.准备
首先将秸秆在28～32℃的清水中浸泡2h，再用18～22℃的清水将秸秆淘洗4次，清洗干净后再用热风机风干秸秆中残留的水份，然后用磁选机对秸秆进行磁选，再用紫外线杀菌灯对秸秆进行12min的杀菌消毒处理，浸泡后淘洗可以去除秸秆上的灰尘、泥土等杂质，磁选可以去除金属杂质；
S2.粉碎
先用粉碎机将秸秆切割粉碎，再用球磨机将粉碎后的秸秆进一步研磨破碎，研磨时间18min，经过粉碎和研磨后，可以使秸秆的粒度降低，表面积增大；
S3.蒸煮
将破碎后的秸秆放入压力罐中，并在压力罐内加入纯水，然后将压力罐内的气压增大到7MPa，并将温度升高到220℃，蒸煮17min，在高温高压条件下蒸煮，可以使热水在高压条件下可以渗入秸秆中将少部分纤维素和大部分半纤维素水解，进而可以使纤维素、半纤维素、木质素相互分离，在蒸煮的同时用超声波破碎仪对压力罐内的秸秆进行3次破碎，每次破碎时间100s，超声波破碎仪产生的超声波在水可以形成密集的小气泡，通过这些密集的小气泡也可以将秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素破碎开；
S4.过滤
蒸煮结束后向压力罐内瞬间充入大气，然后将蒸煮后的溶液取出并冷却到室温后，再用40目筛进行过滤，滤除液体后得到秸秆滤渣，在蒸煮结束后再向压力罐内瞬间充入大气，可以形成汽爆，使秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素进一步分离开；
S5.发酵
将秸秆滤渣均匀铺放在发酵池内，然后将复合菌剂均匀喷洒在秸秆滤渣上，再将发酵池完全密封，然后在密封条件下发酵8d即可得到秸秆生物饲料原料，经过多道处理后就可以使秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素分离更加彻底，进而使发酵时复合菌剂可以与秸秆中的各组分接触面积更大，从而可以更快、更好的对秸秆进行分解，并且过程中无污染物产生。
每次淘洗用的清水在使用后均需彻底更换。
研磨机的研磨压力0.3kg/cm。
压力罐内加入的秸秆与纯水量的质量比为1：2.5。
超声波破碎仪每次启动之间的间隔时间为2min，设置间隔时间是为了防止超声波破碎仪工作时导致水温异常升高。
复合菌剂包含白腐菌、褐腐菌、EM菌、固氮菌、解磷菌和解钾菌。
发酵池内加入的秸秆滤渣与复合菌剂的质量比为1000：0.2。
实施例二：
本发明实施例提供一种秸秆生物饲料原料的预处理方法，包括以下步骤：
S1.准备
首先将秸秆在28～32℃的清水中浸泡3h，再用18～22℃的清水将秸秆淘洗5次，清洗干净后再用热风机风干秸秆中残留的水份，然后用磁选机对秸秆进行磁选，再用紫外线杀菌灯对秸秆进行15min的杀菌消毒处理，浸泡后淘洗可以去除秸秆上的灰尘、泥土等杂质，磁选可以去除金属杂质；
S2.粉碎
先用粉碎机将秸秆切割粉碎，再用球磨机将粉碎后的秸秆进一步研磨破碎，研磨时间24min，经过粉碎和研磨后，可以使秸秆的粒度降低，表面积增大；
S3.蒸煮
将破碎后的秸秆放入压力罐中，并在压力罐内加入纯水，然后将压力罐内的气压增大到9MPa，并将温度升高到240℃，蒸煮15min，在高温高压条件下蒸煮，可以使热水在高压条件下可以渗入秸秆中将少部分纤维素和大部分半纤维素水解，进而可以使纤维素、半纤维素、木质素相互分离，在蒸煮的同时用超声波破碎仪对压力罐内的秸秆进行4次破碎，每次破碎时间110s，超声波破碎仪产生的超声波在水可以形成密集的小气泡，通过这些密集的小气泡也可以将秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素破碎开；
S4.过滤
蒸煮结束后向压力罐内瞬间充入大气，然后将蒸煮后的溶液取出并冷却到室温后，再用60目筛进行过滤，滤除液体后得到秸秆滤渣，在蒸煮结束后再向压力罐内瞬间充入大气，可以形成汽爆，使秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素进一步分离开；
S5.发酵
将秸秆滤渣均匀铺放在发酵池内，然后将复合菌剂均匀喷洒在秸秆滤渣上，再将发酵池完全密封，然后在密封条件下发酵10d即可得到秸秆生物饲料原料，经过多道处理后就可以使秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素分离更加彻底，进而使发酵时复合菌剂可以与秸秆中的各组分接触面积更大，从而可以更快、更好的对秸秆进行分解，并且过程中无污染物产生。
每次淘洗用的清水在使用后均需彻底更换。
研磨机的研磨压力0.6kg/cm。
压力罐内加入的秸秆与纯水量的质量比为1：3。
超声波破碎仪每次启动之间的间隔时间为2.5min，设置间隔时间是为了防止超声波破碎仪工作时导致水温异常升高。
复合菌剂包含白腐菌、褐腐菌、EM菌、固氮菌、解磷菌和解钾菌。
发酵池内加入的秸秆滤渣与复合菌剂的质量比为1000：0.4。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种秸秆生物饲料原料的预处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.准备
首先将秸秆在28～32℃的清水中浸泡2～4h，再用18～22℃的清水将秸秆淘洗4～6次，清洗干净后再用热风机风干秸秆中残留的水份，然后用磁选机对秸秆进行磁选，再用紫外线杀菌灯对秸秆进行10～15min的杀菌消毒处理；
S2.粉碎
先用粉碎机将秸秆切割粉碎，再用球磨机将粉碎后的秸秆进一步研磨破碎，研磨时间15～25min；
S3.蒸煮
将破碎后的秸秆放入压力罐中，并在压力罐内加入纯水，然后将压力罐内的气压增大到5～10MPa，并将温度升高到210～240℃，蒸煮15～20min，在蒸煮的同时用超声波破碎仪对压力罐内的秸秆进行3～5次破碎，每次破碎时间90～150s；
S4.过滤
蒸煮结束后向压力罐内瞬间充入大气，然后将蒸煮后的溶液取出并冷却到室温后，再用40～60目筛进行过滤，滤除液体后得到秸秆滤渣；
S5.发酵
将秸秆滤渣均匀铺放在发酵池内，然后将复合菌剂均匀喷洒在秸秆滤渣上，再将发酵池完全密封，然后在密封条件下发酵7～10d即可得到秸秆生物饲料原料。
2.根据权利要求1所述的一种秸秆生物饲料原料的预处理方法，其特征在于：所述每次淘洗用的清水在使用后均需彻底更换。
3.根据权利要求1所述的一种秸秆生物饲料原料的预处理方法，其特征在于：所述研磨机的研磨压力0.1～0.7kg/cm。
4.根据权利要求1所述的一种秸秆生物饲料原料的预处理方法，其特征在于：所述压力罐内加入的秸秆与纯水量的质量比为1：2.5～3.5。
5.根据权利要求1所述的一种秸秆生物饲料原料的预处理方法，其特征在于：所述超声波破碎仪每次启动之间的间隔时间为2～3min。
6.根据权利要求1所述的一种秸秆生物饲料原料的预处理方法，其特征在于：所述复合菌剂包含白腐菌、褐腐菌、EM菌、固氮菌、解磷菌和解钾菌。
7.根据权利要求1所述的一种秸秆生物饲料原料的预处理方法，其特征在于：所述发酵池内加入的秸秆滤渣与复合菌剂的质量比为1000：0.1～0.5。
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| CN202010932161.XA Pending CN112111371A (zh) | 2020-09-07 | 2020-09-07 | 一种秸秆生物饲料原料的预处理方法 |
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|---|---|
| CN (1) | CN112111371A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114886133A (zh) * | 2022-03-26 | 2022-08-12 | 刘文治 | 利用含大量稻壳的发酵糟生产饲料原料的成套装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100279361A1 (en) * | 2007-05-02 | 2010-11-04 | Mascoma Corporation | Two-stage method for pretreatment of lignocellulosic biomass |
| CN102230284A (zh) * | 2011-05-06 | 2011-11-02 | 西南交通大学 | 用于农作物秸秆纤维素提取的超声波辅助汽爆预处理工艺 |
| CN105146085A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-16 | 徐守国 | 一种添加桑叶的秸秆饲料及其生产方法 |
| CN110846345A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-02-28 | 白博 | 一种棉花秸秆黄腐酸和纤维素乙醇生产工艺 |
-
2020
- 2020-09-07 CN CN202010932161.XA patent/CN112111371A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100279361A1 (en) * | 2007-05-02 | 2010-11-04 | Mascoma Corporation | Two-stage method for pretreatment of lignocellulosic biomass |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114886133A (zh) * | 2022-03-26 | 2022-08-12 | 刘文治 | 利用含大量稻壳的发酵糟生产饲料原料的成套装置 |
| CN114886133B (zh) * | 2022-03-26 | 2023-10-17 | 刘文治 | 利用含大量稻壳的发酵糟生产饲料原料的成套装置 |
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