CN114902963A - 一种颗粒型垫料、制备方法及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种颗粒型垫料、制备方法及用途，属于生物资源再利用技术，本发明颗粒型垫料以稻草秸秆、谷壳、麦芽根、生石灰为原料，经混合、调质后制粒而成。本垫料颗粒完整结实、不易破碎，具备较强的水分与氨气吸附能力、抑菌性能，具有良好动物安全性、舒适性。本垫料使用时间较长优势明显，可减少换料频次并且笼具易清洗，降低笼具清洁工作量，使用成本低，有利于维持饲养环境空气清洁度，明显提升实验动物和宠物福利水平。
Description
技术领域
本发明属于生物资源再利用技术，特别涉及一种颗粒型垫料、制备方法及用途。
背景技术
药物、疫苗等研究与现代医学发展，都离不开实验动物。实验动物饲养，垫料用量也非常之大。垫料是影响实验动物健康和实验结果的重要环境因素。在当代快节奏生活工作压力下，人们为了满足精神生活的需要，饲养宠物的热潮在城市中兴起，越来越多宠物走入家庭成为人们生活的一部分，一个新兴的产业宠物经济慢慢发展起来，宠物食品、药品及垫料用具成为宠物发展的产业链。
实验动物和宠物垫料，国内使用较多的有，刨花、锯末、玉米芯等。浙江主要使用刨花、玉米芯。上述以单一原料的垫料，存在吸水率低、易产生粉尘等不足，而且使用成本偏高。
有报道，将天然纤维原料粉碎后制粒，或加一定比例的膨润土后制粒，用作动物垫料。上述颗粒垫料产品的吸水性有所增强，粉尘生成率明显下降，但颗粒易碎，生成的粉末极易堵塞IVC笼具及动物排粪尿口，严重影响动物健康及试验结果。
发明内容
针对现有垫料技术中普适性低、颗粒易于破碎易产生粉尘、吸水性不够好、经济性能偏低的问题，本发明提供了一种颗粒型垫料、制备方法及用途，用于提升垫料品质、促进农业废弃物资源化利用效率。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种颗粒型垫料，由以下原料按照重量百分比配制而成，稻草秸秆50～70％、谷壳10～20％、麦芽根15～25％和生石灰2～6％。
一种颗粒型垫料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将稻草秸秆、谷壳和麦芽根混合均匀后加入水再次混合均匀；
步骤二：加入生石灰，持续混合20～30min；
步骤三：将步骤二中得到的混合料用造粒机造粒；
步骤四：将步骤三得到的颗粒干燥和过筛从而得到颗粒型垫料。
上述方案中，稻草秸秆提前粉碎成8～10目粉体。
上述方案中，生石灰中氧化钙质量分数大于90％，细度80目。
上述方案中，步骤三中，造粒的粒径为4～6mm。
上述方案中，步骤三中，造粒压缩比为7:1，粒径5mm。
上述方案中，稻草秸秆56％、谷壳20％、麦芽根20％和生石灰4％。
一种颗粒型垫料的用途，颗粒型垫料用于制备垫料的用途。
上述方案中，所制备的制备垫料用于作为实验动物和宠物垫料。
上述方案中，实验动物为豚鼠、大小鼠和宠物猫、宠物龙猫、宠物豚鼠、宠物仓鼠和宠物兔。
本发明相对于现有技术，具有如下技术效果：
(1)本发明实现了水稻生产废弃物为主要原料制备颗粒型垫料，成本优势显著。稻草与谷壳恰当的比例组合，使颗粒纤维维持良好的通透状态，从而增强了水分、氨气的吸附效率。
(2)本发明充分利用麦芽根中特殊的纤维、蛋白及糖类等成分，在制粒时起到粘合、缠结固定纤维作用，保证颗粒的致密度。
(3)本发明材料中添加生石灰，在调质过程中持续产生热量，使物料温度维持60-80度，加速了纤维软化与淀粉糊化，颗粒牢度增强；其次，高温使得大部分微生物得以杀灭。成品颗粒中，由生石灰生成碳酸钙，能够较好维持颗粒不破碎；颗粒垫料在使用过程中，会生成氢氧化钙，从而持续发挥抑菌功效。
(4)本发明中的稻草秸秆中的稻草脲酶和生石灰在使用过程中会发生一系列化学反应，从使得到的颗粒性垫料使用时间长，换料频率低和成本低。
(5)本发明颗粒垫料完整结实、不易破碎，具备较强的水分与氨气吸附能力、抑菌性能，具有良好动物安全性、舒适性。本发明颗粒垫料在潮湿的环境中的适用性比一般垫料更好。本垫料使用时间较长优势更明显，可减少换料频次并且笼具易清洗，降低笼具清洁工作量，使用成本低，有利于维持饲养环境空气清洁度，明显提升实验动物和宠物福利水平。
(6)本发明颗粒垫料可用于所有动物，特别用于实验动物和宠物的小动物，比如大小鼠、豚鼠和宠物猫。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。本发明的实施，并不局限于下面的实施例。
一种实验动物用颗粒型垫料制备方法，包括下述步骤：
(1)颗粒型垫料原料组成质量分数配比为稻草秸秆50～70wt％、谷壳10～20wt％、麦芽根15～25wt％、生石灰2～6％；
(2)稻草秸秆先与谷壳、麦芽根混合均匀；加入原料总量8-15wt％的水，混合均匀，加入生石灰，持续混合20～30min；
(3)将混合原料用造粒机造粒；
(4)颗粒经干燥、过筛后制得成品。
步骤(1)中，稻草秸秆、谷壳质量要求新鲜、干燥无霉变，稻草秸秆粉碎成8～10目粉体。谷壳未经粉碎处理。
步骤(1)中，麦芽根，为制取大麦芽所生成的副产物，麦芽根要求干燥无霉变，未经任何物理、化学处理。
步骤(1)中，生石灰中氧化钙质量分数大于90％，细度80目，重金属元素含量低于GB30614 标准要求。
步骤(2)中，混合过程分成3步，在同一个混合机中进行，调质用水为自来水。
步骤(3)中，将步骤(2)混合物以制粒机进行造粒，粒径4～6mm。
步骤(1)中优选配比为：稻草秸秆56wt％、谷壳20wt％、麦芽根20wt％、生石灰4wt％，步骤(2)中优选水用量为原料总量的10wt％，调质时间30min。
步骤(3)中优选制粒压缩比为7:1，粒径5mm。
实施例中，制备实验动物用颗粒型垫料所用原材料来源与主要质量指标：
(1)稻草秸秆，系成熟水稻脱粒后的全株秸秆，自然干燥后粉碎成10目粉体，含水率 5-8％。
(2)谷壳，系稻谷外壳，未经处理，含水率低于5％。
(3)麦芽根，生产麦芽的副产物，低温干燥，未经处理，含水率低于5％。
(4)生石灰，食品级，氧化钙质量分数大于90％，细度80目。
实施例中，使用的混合机为无重力卧式搅拌机，容量0.5立方米。制粒机为环模制粒机，压缩比为7:1，粒径5mm。
实施例中制备的颗粒垫料的性能测试指标测定与方法。(1)颗粒强度。参照颗粒饲料测定方法。选取粒径、长度接近的颗粒，用质构仪进行硬度测定，记录颗粒断裂前的峰值压力 (N)，测量30粒取平均值。(2)吸水性能。取颗粒垫料100g，装入小孔径尼笼网袋，浸水30min，取出、滤水30min后称重。吸水率＝(湿重-干重)/干重*100％。测定10次取平均值。(3)颗粒散失率。参照颗粒饲料测定方法。取过筛的颗粒垫料500g，在颗粒耐久性测试装置中不断反转10min，取出过筛，称量筛下粉末垫料的质量，计算出粉末质量的占比。测定 10次取平均值。
实施例1不同配方对颗粒垫料品质的影响
(1)颗粒垫料配方设计与制粒效果
按表1设计9种配方，每个试验组配制200kg物料，分别添加6-11％的调质水进行调质 30min，在制粒机中进行制粒。测定各试验组制粒前物料温度、制粒所需时间。
表1不同配方对物料温度、制粒速度的影响％
注：物料温度指在制粒前的实测物料温度，制粒耗时指单个批次200kg物料制粒时间，调质水为自来水。
不添加生石灰，A1～A3试验组，配方中稻草秸秆粉、谷壳用量越大，制粒速度越低。A3 组单位物料制粒所需时间是A1组的1.49倍。B1～B3试验组，配方中生石灰用量固定为5％，随着稻草秸秆粉、谷壳占比的增加，制粒速度明显下降；与A1～A3试验组相比，制粒速度有明显提高。C1～C3试验组，配方中稻草秸秆粉、谷壳占比基本一致，随着生石灰用量增加，制粒速度有所提升。添加生石灰，与水发生反应生成热量，使物料升温，起蒸汽调质的功效。
(2)颗粒垫料品质测试
各组颗粒垫料的品质指标测度结果见表2。A1～A3组颗粒，随着配方中稻草秸秆粉、谷壳用量增加，硬度值降低，A3组显著低于A1、A2组(P<0.01)；A1、A2组间无显著差异。添加生石灰的B1～B3组、C1～C3组等6个组，均显著大于A1组。A1～A3组与B1～B3组间，对应组的有机原料配比基本接近，添加5％生石灰后，颗粒强度提升26～47％，差异显著 (P<0.01)。C1～C3组的基础配方接近，2％生石灰用量的A1组，硬度显著低于C2、C3组 (P<0.01)；后两组间无显著差异。
表2不同配方对颗粒垫料品质的影响
吸水率指标结果。A1～A3组颗粒，随着配方中稻草秸秆粉、谷壳用量增加，吸水率显著降低，组间差异显著(P<0.05)。添加5％的石灰，B3组显著高于B1、B2组(P<0.01)，后两组间无差异显著；B1～B3组均高于对应的A1～A3组，其中A2与B2、A3与B3间差异达到显著(P<0.01)。C1～C3组间，差异不显著；C1组显著低于B1组(P<0.01)，其配方中稻草秸秆粉与谷壳用量较高且石灰用量较低。B3、C1组吸水性明显低于B1～2组、C2～3组，与配方中稻草秸秆粉等用量较多、石灰用量较少有关。
散失率指标。A1～A3组颗粒，随着配方中稻草秸秆粉、谷壳用量增加，散失率显著增加，组间均差异显著(P<0.01)。添加生石灰的B1、B3组间差异显著(P<0.01)，其余组间不显著。 C1～C3组，随着生石灰用量的递增，散失率明显下降，组间差异显著(P<0.01)。散失率指标与硬度指标结果间有较高的一致性。
(3)试验结论
(a)物料配方中稻草秸秆粉与谷壳用量越多、麦芽根用量越少，会导致颗粒硬度、吸水率、颗粒完整度显著下降。(b)添加2～6％的生石灰会明显改善颗粒粒硬度、吸水率与颗粒完整度。(c)根据测定结果，结合物料采购成本与制粒速度，颗粒垫料的理想配方为稻草秸秆粉56％、谷壳20％、麦芽根20％、生石灰4％。
颗粒垫料的实验动物适应性试验
(1)试验设计。长930mm×宽616mm×高295mm的豚鼠饲养盒，用厚度为2mm的木板沿长边中线分隔。木板上开100mm的小孔，使豚鼠能自由通过。饲养盒的两个区域内分别放置，玉米芯粉、实施例1制备的颗粒垫料，厚度2cm；饲料盒与饮水瓶。将20只幼年豚鼠放入饲养盒。饲养盒放置在安静、恒温饲养室内。每天在固定时间观察2次，记录下饲养盒 2个区域内豚鼠的分布数量。每5天更换一次垫料，试验期共15天。试验设8个平行饲养组。
(2)试验结果。试验期15天内无死亡。每天在颗粒垫料区域内的豚鼠数量，见表3。经卡方检验，8个平行试验组间，分布在颗粒垫料、玉米芯垫料区的豚鼠数量，差异不显著(P>0.8)，说明试验设计合理。8个组试验全期出现在颗粒垫料区的豚鼠占比为53.5％，较玉米芯略有优势。
表3试验期内每天位于颗粒垫料区域的豚鼠数量
按更换垫料日统计，位于颗粒垫料区域的豚鼠占比，见表4。换料后1-5天，出现在颗粒垫料区域内的豚鼠数量逐渐增多。经卡方检验，换料第1天与第2天、第3天、第4天间，差异均不显著(P>0.134)；与第5天间差异显著(P<0.011)。第2天、第3天与第5天间，差异显著(P<0.016)。第4天与第5天间，差异不显著(P＝0.266)。
表4按换垫料日统计位于颗粒垫料区域的豚鼠占比％
(3)试验结论。更换垫料首日与次日，颗粒垫料与玉米芯舒适性无差异。第3日开始，颗粒垫料显著优于玉米芯。本发明颗粒垫料的优越性将随着试验期的延长而日益显现，这与其较强的水分吸附性能有关。
颗粒垫料的氨吸附性能试验
(1)试验设计。(1)试验设计。试验组，长930mm×宽616mm×高295mm的豚鼠饲养盒，铺设颗粒垫料，厚度3cm。将20只断奶豚鼠(21日龄、体重160g)放入饲养盒饲养 5天，设4个重复。对照组，使用玉米芯垫料，4个重复。饲养至第5天，各组移除豚鼠、料盒、水瓶，饲养盒用大塑料袋套住并密封，存放于饲养室。塑料袋空间大小约0.85立方米。在24hr、48hr时用便携式氨气检测仪分别测量塑料袋中的氨气浓度。
(2)试验结果。饲养5天撤离实验动物，垫料在24hr、48hr后氨气浓度，颗粒垫料组仅为玉米芯组的56％、65％，差异显著(P<0.01)。
表5不同垫料氨气浓度mg/m^3
(3)试验结论。经饲养豚鼠5天后撤离实验动物，颗粒垫料在密封环境下氨气的释放量明显低于玉米芯垫料。从而得出，本发明颗粒垫料能有效吸附实验动物尿液中的氨氮。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种颗粒型垫料，其特征在于，由以下原料按照重量百分比配制而成，稻草秸秆50～70％、谷壳10～20％、麦芽根15～25％和生石灰2～6％。
2.一种如权利要求1所述的颗粒型垫料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将稻草秸秆、谷壳和麦芽根混合均匀后加入水再次混合均匀；
步骤二：加入生石灰，持续混合20～30min；
步骤三：将步骤二中得到的混合料用造粒机造粒；
步骤四：将步骤三得到的颗粒干燥和过筛从而得到颗粒型垫料。
3.根据权利要求2所述的颗粒型垫料的制备方法，其特征在于，稻草秸秆提前粉碎成8～10目粉体。
4.根据权利要求2所述的颗粒型垫料的制备方法，其特征在于，生石灰中氧化钙质量分数大于90％。
5.根据权利要求2所述的颗粒型垫料的制备方法，其特征在于，步骤三中，造粒的粒径为4～6mm。
6.根据权利要求5所述的颗粒型垫料的制备方法，其特征在于，步骤三中，造粒压缩比为7:1，粒径5mm。
7.根据权利要求2所述的颗粒型垫料的制备方法，其特征在于，稻草秸秆56％、谷壳20％、麦芽根20％和生石灰4％。
8.一种如权利要求1所述的颗粒型垫料的用途，其特征在于，颗粒型垫料用于制备垫料的用途。
9.根据权利要求8所述的颗粒型垫料的用途，其特征在于，所制备的制备垫料用于作为实验和宠物动物垫料。
10.根据权利要求9所述的颗粒型垫料的用途，其特征在于，实验动物为豚鼠、大小鼠和宠物猫、宠物龙猫、宠物豚鼠、宠物仓鼠和宠物兔。
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