CN1235772A - 饲料加工新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明饲料加工新方法涉及的是一种加工粗饲料,又可氨化粗饲料、精饲料和对发酵原料前处理的加工方法。其特征在于将饲料原料加入一定量的水,使原料水份达到12—70%,放在密封的耐压处理罐中,通入饱和蒸气,第一阶段使物料的温度保持在120℃—170℃,保持时间2分钟—30分钟,第二阶段迅速将温度升至160℃～230℃保持30秒～15分钟,迅速通入压缩空气或饱和蒸汽,升压至6～40kg/cm2,立即打开泄料阀将原料喷出,即加工成饲料或发酵用产品。
Description
本发明饲料加工新方法涉及的是一种加工粗饲料，又可氨化粗饲料、精饲料和对发酵原料前处理的加工方法。属饲料加工领域。
粗饲料是指：玉米秸杆等植物秸杆，农作物藤蔓、向日葵盘，干蔗渣、椰子壳等各种植物性农副产品加工废弃物，各种蒿草、芦苇，以及灌木、锯沫、枝条、林木加工副产物等高粗纤维的饲料原料。
这些原料从用于饲料的角度，都存在着如下问题：
1、通常坚硬戮嘴，影响或严重影响动物的采食。如蜡熟期后的干玉米秸，牛羊只能采食干叶，茎几乎不能采食。
2、有些有异味或不香，动物不喜食。
3、有些体积大，比重小，影响动物一次采食重量，也影响运输和储存。
4、粗蛋白含量常常较低，通常只有7％左右。
5、不易被动物消化，消化率很低。
粗饲料不易消化(消化率低)的原因，主要是存在如下问题：
粗饲料中，牛羊等能吸收消化的主要是植物细胞物质中的纤维素、半纤维素等，而粗饲料常常存在如下问题(1)植物老后，表皮往往包着一层角质或硅细胞，铡短不能消除之，粉碎能部分消除。(2)植物细胞外围的木质素包裹了纤维素和半纤维素等营养物质，而动物通常无法消化、破坏木质素，因而严重影响动物对粗饲料的消化能力。(3)纤维素分子是单链大分子，存在结晶结构，动物分解消化它有一定难度。
为解决粗饲料的利用问题，国内外已有了一些方法：
1、揉搓法：把玉米秸、麦秸、稻草等用揉搓机揉搓，使之松软，解决玉米秸戮嘴吃不动的问题，进一步改善麦秸、稻草的柔软程度。但此种方法功能单一，且不能更深层次的解决粗饲料的其它问题，且应用的原料品种限于动物原本愿采食范围内。
2、粉碎法：能将原料粉碎，解决坚硬问题，但粉碎太细会影响反刍动物消化机制，且不能更深层次的解决粗饲料的其它问题，能耗大。
3、蒸煮法：将原料煮或蒸，能在一定程度上软化原料，并在一定程度上使部分高分子物质水解，提高营养水平。但有的方法所需时间长，常常需2-3小时甚至更长小时，且这些方法使原料适合动物需要的软化程度常常不够；有的有二次废水污染，有的不能很好破坏影响动物消化的木质素因素，对原料的香化处理不足。另外加工成本不低。特别是有的方法因处理温度高而时间又偏长，蒸、煮的温度时间参数不合理，导致原料中原有粗蛋白等营养破坏严重。
4、氨化法：饲料的氨化可有效改善饲料的粗蛋白水平，目前已有氨化法有氨化袋法，氨化池法、氨化炉法和挤压法，前二者存在加工周期长，且随环境气温变化而变化(通常要15-40天)，占用场地大，工艺要素掌握较难，易霉变、氮源限于液氨、尿素等，氨的利用率(氨化效率)只35％左右，污染环境，浪费大，加工成本不低。后者氨化炉法加工周期也需数小时(3小时左右)，氨利用率仍不太高，实际均75％左右，且加工成本也不低。上述方法通常只能粗饲料氨化，对精饲料，如玉米的氨化，是不能的。国外挤压氨化法能解决这一问题，进行精饲料螺杆挤压氨化，但能耗高，成本高，而且又不适宜同机用于粗饲料氨化。
5、发酵法：粗饲料发酵法利用微生物发酵秸秆等粗饲料，提高粗饲料的营养成份，是一种较好的方法。但因原料杂菌多而复杂，发酵中易霉变，原料未经灭菌、膨化、熟化、扩大表面积处理，发酵速度相对较慢。这一问题在单细胞蛋白饲料的发酵生产，调味品发酵生产中均也存在。同时现行发酵饲料原料难以方便地先经氨化预处理，如氨化，则可为下步某些发酵微生物提供合成蛋白质的氮源，提高发酵效果。
本发明的目的是为了克服粗饲料存在的问题和上述饲料加工方法各自存在的缺陷，并根据粗饲料不宜被动物消化和利用的几率，以及氨化和发酵的特点，提出一种饲料加工新方法，本发明是一种具备工业化生产能力的工艺方法，能同时解决或大大改善上述粗饲料利用存在的各种问题，克服上述5种已有的饲料加工方法功能单一和不足之处，且使一种工艺方法具备各种加工能力，适应养殖和其它生产企业的需要。
饲料加工新方法是采取以下方案实现的：将所需加工的粗饲料或其它需氨化或发酵处理的固体植物性原料(长的需切短至1-3cm，以便于装罐)，加入适量的水，使原料水份达到12-70％，对粗饲料使原料水份达到20％～70％；在原料进罐之前可在原料中拌入人工氨化的氮源，其加入数量根据养殖上对粗饲料非蛋白氮所需的百分数为准，加入氮源含氮量范围折以尿素重量计，加入量为原料干物质重量的0.5％-30％，氮源为能在本工艺加热加压条件下迅速分解、对动物无毒害的氮源，通常为尿素、液氨、氨水、碳酸氢铵，氯化铵、各种磷酸铵中的一种或混合物，在140℃-230℃之间，即工艺处理温度压力条件下能迅速分解出NH3对动物无毒害作用的氮源。也可同时加入硫酸钠(与氨化配合，利于反刍动物利用)，其用量以S含量计，与加入人工氮量之比按N∶S=10～18∶1，混入粗饲料中。可在加工的原料中直接混合加入养殖中所需添加量的钙、磷、食盐和二氯化钴等矿物微量元素添加剂。
将原料加入处理罐中，进行处理，处理罐为一可密封的耐压罐体，有一耐高压高温装料阀，如耐高温高压球阀，有一个耐高温、耐压快开出料阀，如耐高温高压球阀，有蒸汽导入的管道或同时有压缩空气导入的管道，以及有相应的蒸汽和压缩空气控制阀门，罐体装有压力和温度指示器。通入饱和蒸气，密封后，第一阶段打开蒸汽阀，通入蒸汽，使物料温度保持120℃～170℃，保持时间2分钟-30分钟。第二阶段再开大进蒸汽阀门，通入蒸汽，使物料温度迅速升至160℃～230℃，关闭进气阀，保持30秒～15分钟。第三阶段，打开压缩空气阀门，通入高压气体(如设备上无压缩空气装置时也可打开蒸汽阀通入高压蒸汽)，使罐内压力立即升至6～40kg/cm2(表压，下同)立即关闭进汽(气)阀，打处理罐出料阀，将物料喷放出来。喷放出的产品可直接饲喂，也可干燥后储存使用，还可不经干燥直接待温度降至36-42℃时拌入菌种，发酵后使用。
本发明的物料处理分三段进行，可较好地保护饲料中原有的粗蛋白不易被破坏。第一阶段保持的时间长些，在此温度压力下使水份有时间充分进入原料内，作用原料。在此温度下，粗蛋白不易深度破坏。经第一阶段处理，第二阶段时间就可达到尽可能缩短了，使已吸水软化加工的原料迅速进一步强化吸水和水解、软化等处理效果，然后第三阶段迅速打入压缩空气或蒸汽升压、喷出，即加工成饲料或发酵用产品，喷出的产品可直接饲喂，或干燥贮存，或供发酵使用。
本发明的处理温度、时间和喷放压力，对不同类原料和处理目的的适宜条件不同。
1、对低蛋白质(原料含水量12％时，粗蛋白CP≤6％)的树枝条、锯沫、刨花类木本植物原料，动物原不可采食，第一阶段处理温度为160℃～170℃，处理时间为5-30分钟。第二阶段处理温度为200℃～210℃，处理时间为5-15分钟，第三阶段喷放压力为12kg/cm2～40kg/cm2。
2、对低蛋白质(原料含水量12％时，粗蛋白≤6％)的粗纤维较高的作物秸秆，干蔗渣、芦苇、蒿草、向日葵盘、玉米棒芯等农林副产物处理的第一阶段温度为150℃～170℃，处理时间为5-20分钟。第二阶段处理温度为170℃～200℃，处理时间为1-8分钟，第三阶段喷放压力为16-30kg/cm2。
3、对粗蛋白含量较高(原料含水量12％时，CP＞6％)的秸秆、藤蔓、蒿草、灌木和其它农林副产物，以及其它需加工的精饲料或发酵原料，其处理第一阶段温度为120℃～160℃，处理时间5-20分钟，然后第二阶段升至160℃～190℃，维持30秒-8分钟，第三阶段迅速升到6-16kg/cm2，立即喷放。
在氨化精饲料时，将原料中加入一定量的水使原料水份达到12～40％，加入人工氮源，加入含氮量折以尿素重量计，为原料干物质重量的0.5％～30％，放入处理罐中，打开蒸汽阀，关闭进料阀，通入饱和蒸汽，使物料的温度保持在120℃～170℃，关闭进汽阀，保持时间为2分钟-30分钟，然后开启蒸汽阀或压缩空气进气阀，通入高压汽(气)体，使罐内压力迅速升至6-16kg/cm2，立即关闭进汽(气)阀，打开出料阀喷放。
本发明的原理和优点如下：由于一般木质素的塑化(熔化)点为140℃左右，在160℃以上的高温蒸汽作用下，原较均匀地存在于粗饲料纤维细胞间及细胞各层间的木质素会发生熔化(塑化)。在喷放时，已熔化(塑化)的木质素，在剧烈的喷放排料摩擦力和喷放膨化胀力的作用下，即可导致重新分布，这大大有利于纤维、半纤维的暴露(即有的地方木质素重新分布而隆起，而有的地方则变薄，以致暴露出来)。已被高压蒸汽处理，膨化、软化的粗饲料原料基本趋于小颗粒粉碎或乱丝状，因而原来粗饲料表皮的角质层和硅细胞覆盖基本消除，包围纤维素、半纤维素的木质素阻碍大大消除，而且粗饲料中部分大分子物质在高压湿热下水解发生物理化学变化，纤维素的结晶度有所降低。经喷放后的粗饲料颗粒破碎变小，密度增大，体积变小，总表面积扩大，且质地十分柔软。同时由于膨化作用产生特有芳香气味，动物喜食。
本工艺方法重要的一点是采用二段处理(对仅需氨化的原料的处理，可省去第二段处理)，在第一阶段在120～170℃内，在此温度下即可满足对原料吸水软化等加工的需要，又不至于深度破坏原有的粗蛋白营养，此时原料已吸水软化，细胞吸水膨大，蒸汽高温能快速作用于细胞等原料物质，缩短了第二阶段的高温处理的时间，同时第三阶段采用压缩空气(或蒸汽)升压即喷，对保护原料中原有的粗蛋白十分有意义。
本新工艺在粗饲料加工中要加入水份，水份在加工中起着重要作用：水份能保护物料中营养物质粗蛋白等不易破坏，更需高温的破坏。水份有助于木质素的塑化，较高的水份才能使细胞有效地吸水张开，增大蒸汽等待的作用效果和营养效果。较高的水份才能使高温、高压下水解加强，使原料的营养进一步提高，本工艺加工过程中通入压缩空气升压喷放可避免通入蒸汽升压造成温度过高破坏营养和原料水份进一步提高造成不必要的水份提高，增大可能需要的干燥加工负担。
在处理罐中，在湿热蒸汽的作用下，氮源发生分解例如：
氨化反应一般是个吸热、体积变小的化学反应。因此，在高温高压下，氨气等氮源以很高的速度与各种粗饲料或其它需氨化的精饲料的有机体结合。使在通常方法条件下需数小时(氨化炉)，甚至数周(氨化窖方法)的过程在30分钟内得以完成，且一次可加工量大，方法简单。十分重要的是这种方法不仅可用于粗饲料的氨化，还可用于精饲料如玉米、高梁、小麦、稻谷的氨化加工，而淀粉高的精饲料氨化后，用于反刍动物的使用效果更好，是氨化饲料的一个先进方法。
这是一种粗饲料和其它发酵原料加工的前处理技术，可在短时间内完成对原料灭菌、膨化、熟化处理，处理后的原料比表面积扩大，部分高分子物质高压湿热降解，从发酵学的原理可知，这些都是发酵原料所需的优良品质，可提高发酵质量和发酵得率，是良好的单细胞蛋白饲料生产、调味品酿造生产等发酵生产原料的前处理方法。
所有这些使上述阻碍粗饲料利用的5大问题得以解决或大大改善，并在这样一个加工过程中完成了前述5种加工方法中前4种方法所做的粉碎、揉擦、氨化、蒸煮的功能。这种方法优于前述的其它方法，且无环境污染，简单易行，适应工业化生产。
这是一种十分简便的工业化氨化饲料方法，氨化速度或产量大大优于目前的氨化方法，且既能氨化粗饲料，又能氨化精饲料。
这是一种发酵的前处理方法，可提高发酵的速度和质量，且可快速氨化发酵原料，提高了发酵原料的质量。
实施例1：将含水12％的新鲜玉米秸切短至2～3cm，加入原料干物质重量2.5％的尿素，加入适量的水使原料水份含量达40％，混合后加入处理罐中(处理罐为一可密封的耐压耐温罐体，上部带有一耐压耐温装料阀，下部带有耐压耐温出料快开阀的出料管，罐上有通入蒸气的管道和控制阀门或同时装有通入压缩空气的管道和控制阀门，，罐体装有测定压力和温度的仪表，关闭进料阀，装好罐，出料阀此时是关闭的，打开蒸汽阀，通入饱和蒸汽，关闭进料阀，使罐内的温度升至160℃，关闭进汽阀门，保持15分钟，再打开蒸汽阀，迅速升至190℃，关闭进汽阀保持4分钟，迅速打开蒸汽阀，升至18kg/cm2压力，关闭进汽阀，迅速打开出料阀，将物料喷出。产品可直接做饲料使用，也可特温度降至36℃～42℃，加入发酵菌种，进一步发酵，菌种为目前社会上玉米秸发酵正常使用的菌种。
实施例2：将原料风干麦秸切短至2～3cm，加入原料干物质重量2.5％的尿素，加入35％的水，混合后装罐内(处理罐结构同实施例1)，打开蒸汽阀，使罐内温度升至170℃，关闭进汽阀门，保持8分钟。打开进汽阀，迅速升至200℃，关闭进汽阀，保持3分钟，迅速打开蒸汽阀，再升至18kg/cm2压力，关闭进汽阀，迅速打开出料阀，将饲料喷出，此时物料呈短乱丝麻状，气味芳香。
实施例3：将原料大豆荚切短至1～2cm左右，加入原料干物质重量2％的尿素，加入适量的水使原料水份含量达60％，打开蒸汽阀使罐(处理罐结构同实施例1)内温度升至150℃，关闭进汽阀门，保持8分钟，打开进汽阀迅速升至170℃，关闭进汽阀，保持30秒，打开压缩空气进气阀，迅速升压至16kg/cm2压力，关闭进气阀，打开出料阀将饲料喷出，此时物料破碎柔软，气味芳香。
实施例4：把含水25％的桦树和杨树混杂的枝条用切片机切片成2cm左右长度的小片状，加入原料干物质重量6％的尿素，加入原料重量30％的水，装入罐内，关闭进料阀，打开蒸汽阀，使罐(处理罐结构同实施例1)内温度升至170℃，关闭进汽阀，约30分钟，打开进汽阀迅速升至200℃保持5分钟，关闭进汽阀，再打开压缩空气阀门迅速升至40kg/cm2，关闭进气阀，打开出料阀喷放物料，此时物料破碎成柔软的细丝状，气味芳香。
实施例5：把原料玉米压片(含水12％)，加入原料干物质重量35％的水，加入原料干物质重量25％的尿素，装好罐后，打开蒸汽阀使罐内温度升于125℃，关闭进气阀，维持15分钟，开启压缩空气进气阀，通入压缩空气升压至6kg/cm2，立即关阀进气阀，开启出料阀喷出，即制成氨化玉米精饲料。
实施例6：把原料麸皮(含水12.5％)，加入原料干物质重量0.5％的尿素，装好罐后，打开蒸汽阀，使罐内温度升于160℃，关闭进气阀，保持1分钟，立即开启压缩空气阀门，通入压缩空气，升压至14kg/cm2，关阀进气阀，开启出料阀喷出，即制成氨化麸皮精饲料。
Claims (9)
1、一种加工粗饲料，又可氨化粗饲料、精饲料和对固体植物性发酵原料前处理的饲料加工新方法，其特征在于将饲料或发酵原料加入一定量的水，使原料水份达到12％-70％，放在密封的耐压耐温处理罐中，通入饱和蒸气，第一阶段使物料的温度保持在120℃-170℃，保持时间2分钟-30分钟，第二阶段迅速将温度升至160℃～230℃保持30秒～15分钟，第三阶段，继续通入压缩空气或饱和蒸汽，迅速升压至6～40kg/cm2的喷放压力，立即打开泄料阀将原料喷出，即加工成饲料或发酵用产品，喷出的产品可直接饲喂，或干燥贮存，或供发酵使用。
2、根据权利要求1所述的饲料加工新方法，其特征在于对粗饲料的加工，要加入适量的水份，使原料的含水量达20％-70％。
3、根据权利要求1所述的饲料加工新方法，其特征在于对低蛋白质(原料含水12％时CP≤6％)的树枝条、灌木、锯木屑、刨花类木本植物原料，第一阶段处理温度为160℃～170℃，处理时间为5分钟～30分钟，第二阶段处理温度为200℃～210℃，处理时间为5分钟～15分钟，第三阶段喷放压力为12-40kg/cm2。
4、根据权利要求1所述的饲料加工新方法，其特征在于对低蛋白质(原料含水12％时，CP≤6％)、粗纤维较高的作物秸秆，干蔗渣、芦苇、蒿草、向日葵盘、玉米棒芯，第一阶段处理温度为150℃～170℃，处理时间为5-20分钟后，第二阶段处理温度为170℃～200℃，处理时间为1分-8分钟，第三阶段喷放压力为16-30kg/cm2。
5、根据权利要求1所述的饲料加工新方法，其特征在于对粗蛋白高(原料含水12％时，CP＞6％)的秸秆、藤蔓、蒿草、灌木和其它需加工的发酵原料，其第一阶段处理温度为120℃～160℃，处理时间5-20分钟，第二阶段温度为160℃～190℃，处理30秒-8分钟，第三阶段喷放压力为6-16kg/cm2。
6、根据权利要求1所述的饲料加工新方法，其特征在于可在加工的原料中直接加入养殖中所需添加量的钙、磷、食盐和矿物微量元素添加剂。
7、根据权利要求1所述的饲料加工新方法，其特征在于在原料进罐之前，可在原料中加入人工氮源，加入氮量以氮含量折尿素重量计，为原料重量(干物质计)的0.5-30％。
8、根据权利要求1所述的饲料加工新方法，其特征在于人工氨源在140℃-230℃之间，即工艺处理温度下，能迅速分解出NH3的对动物无毒害作用的氮源。
9、根据权利要求1所述的饲料加工新方法，其特征在于氨化精饲料时，将原料中加入一定量的水使原料水份达到12％～40％，加入人工氮源，加入含氮量折以尿素重量计，为原料干物质重量的0.5％～30％，放入密封的处理罐中，通入饱和蒸汽，使物料的温度保持在120℃～170℃，保持时间为2分钟-30分钟，然后直接迅速通入压缩空气或通入饱和蒸汽，升压至6-16kg/cm2的喷放压力喷放。
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