強化玉米秸稈顆粒飼料加工技術的研究

劉善齋，楊海瓏，王力生，劉永文

（1.國家肉牛牦牛產(chǎn)業(yè)技術體系亳州綜合試驗站，安徽 亳州236801；2.安徽農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，安徽 合肥230068）

引言

我國農(nóng)作物秸稈資源十分豐富，年產(chǎn)秸稈約6億噸，目前用作飼料的13%、造紙12%、燃料25%，約有50%左右的秸稈資源會直接還田或燒荒或丟棄，這樣做既會浪費資源又會污染了自然環(huán)境［1］。近年來我國的畜牧業(yè)得到較快發(fā)展，人畜爭糧的問題持續(xù)存在。為落實國務院關于“要充分的開發(fā)和利用農(nóng)作物的秸稈資源，研究并攻關秸稈飼料”的重要指示［2］，要充分的合理利用農(nóng)作物秸稈資源來發(fā)展畜牧行業(yè)，這樣既可以減輕我國的人畜爭糧的矛盾，又可使畜牧產(chǎn)品的產(chǎn)量增加，并且提高全國人民的生活水平，從而保護生態(tài)環(huán)境，節(jié)能減排。但我國目前用作飼料（青貯、氨化、微貯以及直接利用）的秸稈數(shù)量仍然很低，這就造成了我國秸稈資源的巨大浪費［3］。農(nóng)作物秸稈的青貯工藝、氨化工藝和微貯等一系列方法都受到其本身特性限制，但是需要經(jīng)過長時間的預處理，會花費很大的人力物力，，再加上受季節(jié)溫度的變化影響較大，加之物料本身呈散狀，密度較小、水分較高，給產(chǎn)品運輸，儲存以及飼喂等問題帶來很多不便，且在日常生產(chǎn)中難以形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。若把農(nóng)作物秸稈加工成顆粒狀，不但可以充分利用農(nóng)作物秸稈資源，形成規(guī)?；蜕唐坊漠a(chǎn)業(yè)，而且可以節(jié)約飼養(yǎng)成本，增加養(yǎng)殖效益。農(nóng)作物秸稈飼用是實現(xiàn)家畜舍飼、保護環(huán)境、解決人畜爭糧、促進畜牧行業(yè)的又好又快的發(fā)展有效途徑。

目前我國的玉米秸稈飼料化有三種主要方式：①青貯飼料、②壓塊飼料、③顆粒飼料。青貯飼料是利用鮮青的玉米秸稈制作成青貯從而可以有效的利用玉米秸稈資源，但是制作青貯飼料是一項需要在短時間內(nèi)完成的突擊性的工作，需要耗費的人力物力比較大。而且玉米秸稈在制成青貯時會受到地域和時間段等因素的限制。青貯飼料的水分較高，易二次發(fā)酵，不易長途運輸，不適合全局性的工廠化大規(guī)模的生產(chǎn)推廣，而且不能最大效率和限度的把玉米秸稈轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢粤魍ǖ漠a(chǎn)品，所以青貯飼料并不是玉米秸稈產(chǎn)業(yè)化的商品形式＋［4］。想要使玉米秸稈形成商品化和產(chǎn)業(yè)化必須要解決的問題是讓秸稈的密度變大，還要解決不能長距離和長時間運輸?shù)膯栴}，為此我們就可以使玉米秸稈在一定纖維長度的基礎上與精料預混料進行混合制粒，從而對玉米秸稈進行適當?shù)募庸ひ约盃I養(yǎng)補充，形成玉米秸稈產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品，這樣就具備了方便存儲和遠距離運輸?shù)纫恍┑纳唐诽匦?，能大幅度提高秸稈的容重?］。目前世界上干玉米秸稈主要的物理處理加工技術有鍘切技術、粉碎技術、揉搓技術、制粒及壓塊技術等［6］。物理方法的處理是目前秸稈飼用的最主要的前處理手段。鍘切、粉碎和揉搓技術一般只適用于就地處理或就地飼喂的散裝秸稈產(chǎn)品，但是由于容量較小、松散且運輸困難［7］。而壓塊技術則是可以將玉米秸稈壓制成較高高密度的秸稈餅塊，且使用方便，能長途運輸和儲存時間長等優(yōu)點。但是秸稈壓塊制成的壓塊只適用于牛羊等體型較大的動物飼用而且營養(yǎng)價值無法與精料相比，從而難以代替精糧。

然而制粒技術就是可以將作物秸稈打碎并制成顆粒狀飼料，既適合兔、羊羔等小型食草動物飼用，又適合牛羊等大型動物的飼用，并且目前國內(nèi)在這一方面的研究和報道還比較少。而且顆粒飼料的營養(yǎng)價值與精料相當，能滿足家畜日常所需的能量。玉米秸稈顆粒飼料是以玉米秸稈為主要原料，通過一些機械加工揉搓粉碎后與一定比例的精料均勻混合，并且結(jié)合牛羊等草食家畜的所需營養(yǎng)特以及加工廠的生產(chǎn)線水平進行生產(chǎn)，從而充分利用玉米秸稈。強化秸稈顆粒飼料的優(yōu)點如下：①密度增加，更加便于儲存、運輸、飼喂，并且可以減少損失及灰塵。②家畜的消化率提高，適口性的改善以及采食量增加，奶牛等大型動物可采食足夠的飼料，從而防止代謝病的發(fā)生［8］。強化秸稈顆粒飼料主要是用化學處理法和物理處理法制成，以玉米秸稈等農(nóng)作物的秸稈，先加轉(zhuǎn)化劑后再壓縮，并且利用壓縮時產(chǎn)生的溫度和壓力變化，使玉米秸稈氨化、堿化、熟化，使玉米秸稈的木質(zhì)素等有毒物質(zhì)徹底變性，從而提高其營養(yǎng)成分，制成品質(zhì)較好的顆粒狀飼料，使強化秸稈顆粒飼料成為反芻動物的基礎食糧。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

玉米秸稈取自亳州市譙城區(qū)魏崗鎮(zhèn)，秸稈外觀不潮濕、無霉變，玉米粒取自當?shù)厥惺?，無雜質(zhì)、無霉變，飼料用的尿素（市售品質(zhì)良好），飼料用的磷酸氫鈣（市售），飼料用的食鹽（市售）。在試驗站依托單位牛場進行并飼喂試驗。

1.2 試驗方法

玉米秸稈的處理先晾曬，曬干后將玉米秸稈先鍘短或揉成3～5cm長，再將鍘好的秸稈段用粉碎機粉碎成粒度5～8mm，與玉米粉碎粒度一致。按比例稱取原料加入TMR設備進行混合。混合次序如下：先加玉米秸稈，再加玉米粒，然后加磷酸氫鈣，接著加尿素，最后加食鹽進行混合，大約8～10 min，然后將預混好的料裝入收藏袋中保存。將混合好的料存放一天后開始制粒。

制粒開始前先拌制好油料加入制粒機中，待制粒機充分潤滑好后將制粒機中的油料清理干凈，并將油料制成的顆粒單獨收集好。然后開始向制粒機中加入混合好的原料，注加料時應當均勻加料不可時多時少。收集時最先出來的顆粒不能收集，因為可能混有之前油料成分。

待原料全部制成顆粒后把制作好的顆粒攤在地上，冷卻后進行成型率、抗碎性、含水分、混合均勻度的測定。

1.3 加工設備及分析儀器

倍威力BVL固定式 TMR：V－MIX FIX 5－1S攪拌設備，生物燃料成型機JMX－9S－3。電子天平，烘箱，篩網(wǎng)，大燒杯，紫外分光光度計，凱氏定氮儀，粗纖維測定儀。

1.4 加工、取樣與實驗室檢測方法

1.4.1 秸稈加工

秸稈：稱重后，先用揉切機鍘短、揉搓成3～5 cm，在壓成一定大小的塊狀，壓塊后再用粉碎機粉成5～8mm的粒度。

玉米粒：用粉碎機粉碎成5～8mm粒度與秸稈粒度一致。

其他精料：按照飼料配方比例加入。注先加量大的?；旌希夯旌蠒r間8～10min。

1.4.2 秸稈加工后的取樣

采樣點：混合機下方緩沖倉口（上下多點采樣，每樣500g，5～10個樣）裝袋，封口。

喂入器：喂料速度540r／min。

干燥冷卻：測容重，抗碎性，成型率，水分，粗蛋白，粗纖維。

采樣：冷卻器下料口接取500g樣粒后裝袋，封口。

將混合后的飼料制粒，冷卻至室溫后，在5～10個不同空間位置上取樣，在每個空間位置上取樣的量約為500g，帶回實驗室，用“四分法”將每個原始樣縮減至約100～150g，粉碎（過40目篩），制得5～10個分析樣。用于本次實驗的分析檢測，用甲基紫法測其混合均勻度，用凱氏定氮儀測其粗蛋白，用烘干法測其水分含量，用粗纖維測定儀測其粗纖維。

1.4.3 測定

1.4.3.1 含水率的測定

首先稱取玉米秸稈顆粒飼料的樣品2g，然后放入預先干燥并恒重的稱量瓶中；在溫度（105±2）℃條件下將顆粒飼料置于熱風干燥箱中烘2h，最后取出飼料樣品置于干燥器中冷卻30min后進行稱量。

含水率X0按下式計算：

上式中，m為干燥前樣品的質(zhì)量g；m1為干燥后樣品的質(zhì)量g。

結(jié)果記錄時取平行測定結(jié)果的算術平均值作為測定結(jié)果；平行測定的結(jié)果的差不得超過平均值的5%。

1.4.3.2 成型率的測定

制成塊的強化顆粒飼料與從出料口出來的飼料總重的比值×100%

成型率按下式計算：

式中，m1為篩上物質(zhì)量g；m為飼料總質(zhì)量g。

1.4.3.3 抗碎率的測定

首先稱取100g強化玉米秸稈顆粒成型飼料，將顆粒飼料從30cm高度處自由垂直散落至水泥地面上，重復10次后，收集地面上散落的玉米秸稈顆粒飼料及破碎的粉末，然后過篩（顆粒直徑為4.0mm過3.35mm篩，5mm過4.0mm篩，6.0mm過5.6 mm篩）稱重；最后再進行抗碎率的計算（即篩上物與100g原樣品的百分比）；5組各重復3次。

1.4.3.4 容重的測定

將玉米秸稈顆粒飼料倒入1 000mL燒杯（V）中，將其超出燒杯上邊緣的顆粒飼料削平（在裝入玉米秸稈顆粒飼料時，要盡量避免燒杯內(nèi)出現(xiàn)較大空隙）。然后稱量燒杯內(nèi)所裝玉米秸稈顆粒飼料質(zhì)量（M）。M與V之比即為容重。

1.4.3.5 混合均勻度的測定

測定10～12個分析樣中水溶性氯化物含量（x1，x2，x3，…）求出變異系數(shù)。要求變異系數(shù)cv不超過5%為合格。公式如下：

式中S為標準差，X為平均數(shù)。

1.4.3.6 粗蛋白的測定

凱氏定氮法是測定飼料中總氮含量。就是在以催化劑為條件，用濃硫酸消化飼料樣品將飼料中有機的氮都轉(zhuǎn)變成無機的銨鹽，然后在以堿性條件將其中的銨鹽轉(zhuǎn)化為氨，從而隨著水蒸氣蒸餾出來的物質(zhì)并用過量的硼酸液所吸收，再用標準鹽酸進行滴定，最后計算出樣品中的氮含量。由于蛋白質(zhì)含氮含量比較恒定，可由測出的氮含量計算蛋白質(zhì)含量。

1.4.3.7 粗纖維的測定

將顆粒飼料樣品先用預熱過的一定容量和一定濃度的硫酸和氫氧化鈉溶液煮沸消化一段時間。再用乙醇和乙醚除去其中的醚溶物，經(jīng)高溫灼燒扣除礦物質(zhì)后剩余物就是粗纖維。用稀酸處理時，淀粉、果膠以及部分半纖維素會被溶解；用稀堿處理時，蛋白質(zhì)和部分半纖維素、木質(zhì)素以及脂肪會被除去；當用乙醇和乙醚處理時，飼料中的單寧、色素、脂肪、蠟質(zhì)以及部分蛋白質(zhì)和戊糖會被除去。

1.5 實驗數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)經(jīng)過EXCEL處理后，利用SPSS18.0統(tǒng)計軟件進行方差分析，差異顯著時采用Duncan氏方法進行多重比較，實驗結(jié)果以“平均值±標準差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 強化秸稈顆粒飼料混合均勻度分析

表1 強化秸稈顆粒飼料混合均勻度的數(shù)據(jù)分析（N＝20）

由表1可以看出，羊飼料的混合均勻度與牛飼料的混合均勻度差異極其顯著。

2.2 強化秸稈顆粒飼料加工特性研究

表2 強化秸稈顆粒飼料加工特性測定值的數(shù)據(jù)分析（N＝10）

由2可以看出，羊飼料的成型率與牛飼料的成型率差異較顯著。羊飼料的抗碎性與牛飼料的抗碎性差異極其顯著。羊飼料的容重與牛飼料的容重差異不顯著。

2.3 強化秸稈顆粒飼料營養(yǎng)成分測定

表3 強化秸稈顆粒飼料營養(yǎng)成分測定值的數(shù)據(jù)分析（N＝10）

由表3可以看出，羊飼料的含水率與牛飼料的含水率差異極其顯著。羊飼料的粗蛋白與牛飼料的粗蛋白差異極其顯著。羊飼料的粗纖維與牛飼料的粗纖維差異極其顯著。

3 討論

3.1 強化秸稈顆粒飼料混合均勻度

由表1可以得出羊飼料的混合均勻度為4.17%，牛飼料的混合均勻度為2.7%差異極其顯著。并且牛飼料的混合均勻度小于羊飼料的混合均勻度，說明牛飼料比羊飼料較好，這是因為在配方時原料添加的食鹽含量不同。

3.2 強化秸稈顆粒飼料加工工藝

由表2可以得出牛飼料的成型率為95.42%，羊飼料的成型率為95.04%差異較顯著。牛飼料的抗碎性為98.64%，羊飼料的抗碎性為98.2%差異極其顯著。牛飼料的容重為856.8，羊飼料的容重為854差異不顯著。牛飼料的含水率為11.5%，說明牛飼料的加工特性比羊飼料的加工特性略好，這是因為原料的不同從而導致了飼料的含水率的不同，而含水率又是影響成型效果的重要因素，如果含水率過高，顆粒變軟易堵住?？?，如果含水率過低則不易成型，因此選擇適合的水分條件下對顆粒飼料的成型十分重要。

3.3 強化秸稈顆粒飼料營養(yǎng)價值

由表3可以得出羊飼料的含水率為14.28%差異極其顯著。牛飼料的粗蛋白為9.04%，羊飼料的粗蛋白為9.64%差異極其顯著。牛飼料的粗纖維為22.7%，羊飼料的粗纖維為21.58%差異極其顯著。說明牛飼料的營養(yǎng)價值比羊飼料的營養(yǎng)價值有所不同，這是因為飼料在配方時各個原料所加的比例不同造成的營養(yǎng)成分的不同。

4 結(jié)論

本次試驗將玉米秸稈制成了強化秸稈顆粒飼料，不僅減少了秸稈原料占地空間與資源浪費，充分利用了農(nóng)作物的副產(chǎn)品，而且降低了養(yǎng)殖成本，運輸更加方便；并且飼料的營養(yǎng)成分全面化，能夠滿足牛羊日常的營養(yǎng)需要，能夠替代部分羊草。在玉米主產(chǎn)區(qū)可以進行產(chǎn)業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)。

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