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我国高温干燥牧草加工草粉的现状及展望

2015/1/19 10:17:13   文章来源:强微生物科技   浏览次数:12266
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我国高温干燥牧草加工草粉的现状及展望

现状 

   我国人工干燥进行脱水草粉生产起步较晚。主要是应用自然干燥法,干燥的牧草普遍采用通用型锤片式粉碎机加工草粉,由于饲草的形状和物理机械性能与粮食饲料不同,再加牧草干燥不充分,水分含量较高,所以用其加工饲草时,生产率低,耗能高,劳动条件差,很不经济。且在干燥过程中,叶片及嫩枝脱落,其营养损失远远大于重量损失,结果是所生产的草粉粗蛋白的含量低,而粗纤维的含量较,严重影响草粉的质量。1974~1987年,东北、北京、广东等省都先后从荷兰、日本、法国等国引进人工快速高温干燥设备,开始了人工干燥豆科牧草草粉的生产。这些设备产量较高,时产1250~1750kg,草粉质量好,但设备昂贵(每台50~120万美圆),能耗大,不适应国内草粉生产需要。1989年,中国船舶公司713所研制成功首台93QH-300型牧草快速、高温烘干加工机组,每小时生产优质豆科草粉300kg,草粉质量可达到国际一级标准。贵州农业大学研制的QG-100型牧草烘干机组,该机组生产的草粉介于独联体标准一级和特级之间,草粉呈绿色或墨绿色,气味芳香,保证了干物质的营养今是。另外由北京市奥贝尔实业有限公司绿色植物研究所、北京农业大学农牧结合课题组联合研制的格林王-2101型分体式绿色饲料小型加工机组,具有结构简单、工作温度低,使用安全,占地面积小、加工成本低、产品质量高等优点。目前,我国人工高温干燥加工草粉的生产正逐渐走向集约化发展的轨道。 

   展望 
   我国动物营养学家、中国工程院院士张子仪研究员指出,本世纪末按人均每日摄入25g动物性蛋白计算,全国每年至少需要从肉、蛋奶、血、内脏等畜禽、鱼类的可食部分中提供大约1200万吨动物性蛋白质,而生产这么多的动物性蛋白质,如按高水平的饲料粗蛋白转化效率20%计算,至少需从种植业、草业及其他途径提供可饲用而不能食用的饲料粗蛋白质6000万吨。就目前而言,我国能提供的蛋白质3000万吨,仅仅能满足需要量的一半,可以看出我国饲料粗蛋白供求矛盾是十分严重的,而这不可能依靠某一个单项措施来解决,必须采取各种综合措施。人工种植牧草特别是种植高产优质豆科牧草,则是一个重要的有效措施。我国生产优质豆科草粉的条件十分优越,全国有4亿公顷草地资源,其中降水量在1000mm以上的有0.73亿公顷,北方还有许多具备灌溉条件的草原,可建成稳定、优质、高产的豆科牧草基地。同时,全国还有1/3的低产田,可以间种或轮种豆科牧草,既可改土肥田提高粮食单产,又可生产豆科草粉。此外全国还有超过4万公顷疏林或林间草地可种植豆科牧草,达到林茂草盈。一般北方中部,南部作物区草粉生产时间分别达6个月、8个月、10个月,海南岛有灌溉条件的热带作物区则可全年生产。我国有长期培育的优质高产的豆科牧草品种。如北方的紫花苜蓿、沙打旺、红豆草;中南部的白三叶、红三叶等;南亚热带地区的柱花草、大翼豆等,均已大面积推种植。全国人工种植苜蓿面积在67万公顷以上。此外,还有豆科的紫穗槐、银合欢等木本饲料作物,也可以加工成优质豆科草粉。预测未来,如果我国能在近二、三十年内推广优质豆科草粉这一新技术,不仅能解决蛋白质饲料匮乏的问题,而且可以增加农户收入,扩大劳动就业,还可节省2000万吨以上的饲料粮,将大大缓解我国未来粮食生产的紧张状况。 
 

   在草粉生产过程中,尽量减少叶片损失的关键技术 
  首先对牧草进行人工快速干燥,干燥一般采用连续作业的气流滚筒式高温干燥机。牧草干燥后,一般用锤式粉碎机粉碎。对草粉机的要求:单位时间内粉碎干草数量大,零部件不易磨损,防尘设备好,噪音小,耗电低。草粉的生产一般分为全草粉、叶粉、精叶粉的生产。草粉一般用来饲喂两类动物:单胃动物和反刍动物。这两类动物的营养需要明显不同,反刍动物如牛、羊,通过共栖的瘤胃微生物的作用,能够利用今是高得多的纤维,所以喂给反刍动物全草粉。这些瘤胃微生物还能供给寄主水溶性维生素,而单胃动物必须从其饲料来源中获取。反刍动物日粮中不需要叶黄素,但家禽日粮中通常配入叶黄素,因为肉鸡的黄色皮肤和脂肪以及深黄色的卵黄都需要叶黄素。叶粉和精叶粉产品比全草粉更适合于这两类动物的需要。饲养家禽和猪需用蛋白质、维生素含量高而纤维素含量低的产品。饲养反刍动物的产品可以是低蛋白质和高纤维的全草粉。 

   生产全草粉时应注意以下几方面的问题 
   首先注意牧草的刈割时间,豆科牧草刈割应在初花期,禾本科牧草刈割不应迟于抽穗现蕾期;其次应注意刈割的牧草中不应掺杂有有毒有害牧草;第三,牧草刈割后可以整株干燥,也可以切短再进行干燥,切短干燥可以节省一部分能源,从而降低成本。而整株干燥虽然耗能较多,却可以比较容易地分离牧草的茎和叶,生产粗纤维含量低的叶粉和精叶粉。 

   草粉的等级、贮藏方法及利用 

   1.草粉的等级 
   优质草粉(草粉的特片和标准见表1)含有几十种营养成分,其中,可消化蛋白占20%左右,比玉米高1.5倍;维生素A可达300mg/kg,胡萝卜素250~300mg/kg,各种氨基酸占10%以上,比大麦、燕麦高3倍多,比玉米高4~5倍;还含有非常重要的原生维生素B、C、K、E及微量元素等。中华人民共和国国家标准《饲料用苜蓿草粉》GB10389-89以粗蛋白、粗纤维、粗灰分为质量控制指标,按今是分为三级,各项质量指标均87%干物质为基础计算,三项质量指标必须全部符合相应等级的规定。二级饲料用苜蓿草粉为中等质量标准,低于三级者为等外品。 

   2.草粉的贮藏 
   草粉贮存地点应通风、干燥、避光、无鼠害。保存时间以不超过6个月为宜。如需长期保存,可在39℃~9℃低温条件下保存,这样能使草粉养分稳定,减少损失。干草粉属于连续使用而又是季节性生产的产品,因此需要延长其贮存时期,为了保持质量,可以把干草粉放在惰性气体中贮藏,并用抗氧化剂处理或制成丸状。粉状干草粉经常掺油(加0.5%~1%的植物油),以减少粉尘飞扬。为使干草粉中的胡萝卜素不受光线照射而氧化损失,一般用黑色纸袋包装,仓库也刷成暗色。在草粉运输过程中,也要避免日晒,雨淋和草粉袋损坏等。

   3.草粉的利用 
   人工制成的干草粉,干物质粗蛋白含量在20%以上,而粗纤维含量在20%以下。畜禽的饲料中加入5%~10%干草粉,蛋鸡可提高产蛋率10%~15%,可节省8%~10%以上的精饲料,还可以减少维生素的给量。根据吉林农业大学关于《豆科牧草加工调制及饲用效果的研究报道》,若养千头猪,按每头在肥育期间耗料350kg计算,共耗料35×104kg,以10%草粉代替,共节省粮食3.5×104kg,可节省饲料费9016元。养万只鸡可节省粮食4.56×104kg,节省饲料费866.81元。所以豆科牧草代替部分精饲料喂猪、鸡,经济效益是显著的。 

   苜蓿草颗粒对肉牛的饲养效果
   我国的畜牧业生产正在进行产业结构的调整,反刍动物的发展将受到更大的重视;居民饮食结构的变化要求餐桌上有更多的牛、羊肉及奶制品。发展反刍动物养殖业和舍饲养畜都需要有充足的草料资源,我国每年都有大量的农副产品,其中农作物秸杆的产量很大,这对反刍动物是一个很大的潜在饲料资源,由于农作物秸杆的营养物质含量较低,直接饲用的效果较差。苜蓿被称为“牧草之王”,是各类家畜的优质牧草,在世界各地广泛种植深受欢迎。由于新鲜苜蓿本身的特性,家畜不能采食新鲜或刚刚收割的苜蓿,这对苜蓿的使用是一个很大的限制。新鲜苜蓿草含汁量约在70%~80%,汁液中富含微量元素和维生素和游离氨基酸,将新鲜苜蓿草和农作物秸秆混合制成草颗粒饲料,一方面使苜蓿草的液汁得到了充分利用,另一方面改善了农作物秸秆的适口性,增加了秸秆饲料的密度,提高了采食量,提高牛羊的增重性能。 
  我们将新鲜苜蓿草和农作物秸秆按不同比例混合制成的三种草颗粒,用牛的半体内消化试验研究了新鲜苜蓿草颗粒在瘤胃内的降解率。结果表明,三种草颗粒干物质、粗蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维在瘤胃内的降解率均高于羊草、秋白草和农作物秸杆。
             
   牧草或农作物秸杆颗粒化的过程,包含着粗饲料的物理处理,颗粒化前的铡短、粉碎使牧草或秸杆的原有结构得到了不同程度的破坏,植物表面的蜡质层结构补撕破,表面积得到增加,便于消化液的浸入。苜蓿收获后植物细胞仍处于成活状态,鲜样中含有70%~80%的汁液,将苜蓿草和农作物秸杆搭配,在颗粒化过程中苜蓿鲜汁很容易浸入到农作物千杆中,同时将可溶性多糖、维生素、含氮物等带入农作物秸杆,这使所制成的草颗粒为在瘤胃消化过程中的微生物提供了生物活性物质,提高了微生牧的生存和繁殖能力,进而提高了微生物对粗饲料的消化与利用。 
             
   为进一步验证新鲜苜蓿草颗粒的饲用价值,在北京通州鲁梅克斯示范肉牛育肥场,进行了育肥牛试验,选择体重相近的8头牛,随机分为2组,试验组供给苜蓿草颗粒饲料;对组饲喂相同饲料组成的粉料。
             
   饲料组成主要是玉米秸秆粉、玉米粉、棉籽粕、麦麸、新鲜苜蓿、添加剂等,颗粒饲料组将各种饲料原料混合制成颗粒;对照组将苜蓿晒干粉碎和其它饲料一起构成粉料。 
             
   试验组牛的饲料加工成颗粒饲料,对照组牛饲喂粉料,两组牛平均每头每日进食风干饲料10.33千克。经30天的饲喂试验,试验组和对照组牛均无发病,生长下正常。饲喂颗粒饲料的牛在30天内比对照组多增重4.32千克,平均日增重高134克,即提高增重9.52%。饲喂颗粒饲料牛的饲料转化比提高8.68%。 
             
   经测定牛采食普通饲料的时间每次为60~90分钟,时常有剩下的鹄杆或粗料,而采食颗粒饲料的时间每次为45~60分钟即可完成,采食时间缩短约30%~50%。试验中还可发现,采食颗粒饲料的牛食欲很好,进食速度较快,表明颗粒饲料对动物的适口性好。 
             
   牧草或秸杆和新鲜苜蓿制成颗粒饲料,是用物理法对植物的细胞壁和纤维素结构、森质素结构进行破坏,使植物的紧密纤维素结构变得松散,瘤胃微生物易于侵入,粗饲料在颗粒化过程中吸收来自鲜苜蓿的汁液,主些汁液含有生物活性物质,有利于微生物的生存和繁衍,以此提高微生物的分解作用,同时新鲜牧草汁液中营养物质得到利用,而避免了自耗和浪费。农作物秸杆或粗制牧草和新鲜优质牧草结合,在营养学上达到了互补,发生协同作用,提高了两者的营养价值。 

   粗饲料颗粒化  我国饲料工业的发展方向

   将秸杆或牧草和新鲜苜蓿制成草颗粒饲料还有利于使用饲料添加剂,特别是非蛋白氮物质,磷酸脲、磷酸氢铵及同量元素比较容易地加入到饲料中,混合均匀,使动物能均衡的进食不同的饲料有效成分。 
             
   粗饲料颗粒化后,可有效地改善粗饲料的适口性,增加动物的进食量,以此增加家畜的营养成分总量,提高增重性能或育肥效果,并且可以避免家畜挑食的天性,减少饲料的浪费,提高单位饲料的饲喂效果。 
             
   粗饲料颗粒化后,密度比原样增加5倍以上,体积减少,方便贮存和运输。欧美国家用于牛的饲料约50%以上是颗粒饲料。

   紫花苜蓿种子的收获和加工 
            
   紫花苜蓿种子的发育过程可分为三个阶段,即生长期、营养物质积累期和成熟期。种子成熟期所无原则的时间较其它豆科牧草长,开花后22天种子具有完全活力,40天后种子干重达到最大,高温天气可以缩短种子成熟期持续的时间。 

   一般根据荚果的颜色和种子含水量确定收获时间,大面积的种子田的收获方法有两种,即刈割后草条晾晒干燥,然后脱粒或联合收割机直接收获。前者适于杂草较多、种子成熟晚或叶面露水多的种子田,当目测田间有2/3~3/4的荚果变为褐色时进行刈割,晾晒到叶片水分含量降低到12%~18%时进行脱粒,最佳管理水平条件下收获过程中种子的损失不超过5~10kg/hm2;。但收获期遇到大风天气,种子的损失率可达50%以上,因而大风天气频繁发生的地区以联合收割机直接收获为好。 
             
   联合收割机直接收获前3~10天需要用接角性除莠剂如敌草快(Diquat)、草铵磷(Glufosinate)和敌草隆等进行干燥处理,荚果的含水量降低到10%~20%时收获。直接收获的优点是可以等到几乎所有荚果都成熟再收获,但收获太晚种子的落粒损失相应地增加,管理水平较高时种子损失在5~20kg/hm2。用09.5kg/hm2的敌草快和草铵磷做干燥处理的效果相同,当田间60%~75%的荚果变为褐色时喷施除莠剂后收获种子产量最高。 
             
   用脱粒机或联合收豁的脱粒效率与种子的含水量有关,并且取决于脱粒滚筒速度和凹板的间隙,如果脱粒滚筒速度过快或凹板的间隙太小容易造成种子的机械和生理损伤,从而降低种子的发芽率,这种情况在苜蓿完全成熟后更为严重。因此在脱粒或田间联合收割机收获前必须调试机器,以保证种子不受损害。此外完熟期降雨对紫花苜蓿种子产量的影响很大,仅5mm的降水量即可对产量造成很大的损失,10~20mm的降水量种子产量的损失可达75%以上,同时降雨地种子的发芽率和质量产生负面产影响,因此收获必须选择在没有降雨的时期。 

   新兴饲料干燥设备和干燥方法 
             
   饲料干燥的目的就是除去饲料原料中多余的水分,以便于包装、运输、储藏、加工和使用。干燥是一个复杂的过程,不同的干燥对象有不同的干燥方法,所以必须根据饲料的不同组成和特性,来确定合理的干燥方法。干燥机的分类方法很多,按干燥机的结构不同分类,常用的干燥机有:喷雾干燥机、流化床干燥机、气流干燥机、回转圆筒干燥机、滚筒干燥机、红外线干燥机、高频干燥机等。这些干燥机在饲料干燥工业中得到了广泛地应用,大大地支持了饲料工业的发展,其结构及工作原理都已被我们所熟知。本文将介绍几种新兴的干燥方法和干燥机,以便大家了解干燥机的发展方向和前景。 

  新兴干燥机 

   1. 闪蒸干燥机 

   螺旋闪蒸干燥机它主要由加料器、干燥室、旋风分离器和布袋收集器组成。被干燥物料由加料器进入干燥室内,热风沿切线方向进入干燥室,并以高速旋转状态由干燥室底向上流动,与物料充分接触,使物料处于稳定的平衡流化状态,在干燥室内搅拌器的冲击和高速旋转气流的共同作用下,物料块被分散成不规则的颗粒状,较大未干的物料向室壁运动,由于其具有较大的沉降速度而落到干燥室的下部重复上述过程。随着物料的被分散和物料间的相互撞击,物料块表面已干的颗粒将移向干燥室气体旋转轴心线,与气流一起排放到物料收集器,从而得到粒度及干燥程度都很均匀的干燥产品。此干燥机的突出优点是干燥效率高、能耗低、产品干燥均匀、结构紧凑、将粉碎与干燥熔于一体。适用于干燥粘稠状、膏状、粉状、滤饼状物料。在饲料工业中,可以用于干燥血粉、肉骨粉、鱼粉、蛋白质膏剂、糟粕等。 

   2. 螺旋振动干燥机 

   该机由内外筒、环状孔板、振源等组成。两台振动电机交叉布置,电机回转时,将产生垂直方向的激振力和绕垂直轴线的激振力偶矩,从而使干燥机体做铅垂方向的直线振动和绕铅垂中心线做扭转振动,两个振动的合成,使物料沿水平环状孔板自上而下做连续跳跃运动。而干燥介质由鼓风机通过进风口吹入干燥筒,自下而上通过各层孔板,穿过物料层。由于物料不断地抛掷、翻转,既可以避免物料粘着螺旋槽表面又大大地增加了物料与干燥介质的接触面积,从而强化了物料与干燥介质的传热、传质过程。螺旋振动干燥机的优点是节能、适用物料范围广、干燥产品质量好、生产效率高。适用于干燥各种粒状、粉状、块状、片状的物料。在饲料工业中,该干燥机可以用于干燥鱼虾饵料、多种添加剂、酒糟、淀粉渣、植物蛋白等。 

   3. 旋片式干燥机 

   旋片式干燥机属于顺流式干燥机。物料经供料装置投入回转滚筒内,被安装在筒内的提料板将物料提到顶部落下,物料落下时被筒内的高速旋转的叶片破碎,如此往复,一直移动到出口。与此同时由燃烧炉产生的热空气进入筒内同物料充分接触,使物料迅速烘干,然后经出料端的输送机排出。由于该干燥机内置了破碎叶片,能使进入干燥机内的物料立即被打散,特别是有一定粘性的物料由大团块被破碎成小块,并同热风接触,带出一部分水分,使之同热风充分接触,加快干燥速度。该干燥机的特点是传热系数大、热效率高、产品氧化变质小、处理量大。适用于干燥各种颗粒状、小块状、片状高湿物料。在饲料工业中,该机可用于干燥鸡牛猪粪、牧草、糟渣等。 

   新兴干燥方法 

   2.1 真空冷冻干燥 

   我们知道水的固、液、气三态由压力和温度决定的,当压力下降到610Pa,温度在0.0098℃时,水的三态可共存,此状态点即为三相平衡点。当压力低于610Pa时,不论温度如何变化,水的液态都不能存在。此时若对冰加热,冰只能越过液态而直接升华成气态。同样,若保持温度不变而降低压力,也会得到同样的结果。真空冷冻干燥即是根据水的这种性质,利用制冷设备将物料先冻结成固态,再抽成真空使固态冰直接升华为气态的水蒸汽,从而达到干燥的目的。冷冻干燥的优点很多:低压下物料不易氧化变质,抑制一些细胞的活力;低温下物料中热敏性成分保留下来,可最大限度地保留物料中的原有成分;预冻时形成骨架,干燥后能保持物料原有形状,形成多微孔结构;复水性好,可迅速吸水复原,其品质与干燥前基本相同。冷冻干燥的应用范围非常广泛,但其成本相对较高,所以在选择冷冻干燥时一定要考虑经济利益,不可盲目采用。目前真空冷冻干燥技术主要应用于食品、医药和饲料添加剂中。 

   2.2 过热蒸汽干燥 

   过热蒸汽干燥技术是一种新兴的节能干燥方法。它是利用过热蒸汽直接与湿物料接触而去除水分的一种干燥方式。与传统热风干燥相比,过热蒸汽干燥是以水蒸气作为干燥介质,干燥机排除的废气也全部是水蒸汽,所以干燥过程中只有一种气态成分存在,因此传质阻力非常小。同时排除的废气温度保持在100℃以上,所以回收比较容易,可利用冷凝、压缩等方法回收蒸汽的潜热再加以利用,因而热效率高。另外,由于水蒸汽的热容量要比空气大1倍,干燥介质的消耗量明显减少,故单位能耗低。过热干燥技术有很多优点:传热系数大、传质阻力小、蒸汽用量少、无爆炸和失火的危险、有利于保护环境、灭菌消毒的作用等等。但过热蒸汽干燥也有一定的应用范围,对热敏性物料则此干燥方法不适宜,若回收不利则节能效果将受到极大影响,另外其成本也相对较高。在饲料工业中,过热蒸汽干燥技术可以应用在酒糟、牧草、鱼骨和鱼肉等方面。


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