好飼料還需好裝置

王籽晗 周貞依 潘子煜

研究背景

研究景“寧鄉(xiāng)花豬”作為湖南省“四大名豬”之ー，已有1000余年的歷史。按照傳統(tǒng)煮粥加青菜的方法飼喂的寧鄉(xiāng)花豬，肉質(zhì)細(xì)嫩、味道鮮美、營養(yǎng)豐富，有著濃郁的肉香。不過，近些年由于傳統(tǒng)飼喂的人工成本上升，改用配合飼料喂養(yǎng)的豬肉品質(zhì)下降，口感大不如前。盡管如此，由于“非洲豬瘟”爆發(fā)嚴(yán)重影響?zhàn)B豬戶的積極性，致使豬肉產(chǎn)量下降，因此肉價(jià)依然路上漲。

為了發(fā)展生豬生產(chǎn)、降低飼養(yǎng)成本，國家大力提倡發(fā)展發(fā)酵“無抗”飼料，減少抗生素的使用，保障食品安全。我們帶著這些問題到實(shí)地參觀考察，請(qǐng)教養(yǎng)豬專業(yè)戶和畜牧專家，對(duì)目前“寧鄉(xiāng)花豬”發(fā)酵生物飼料生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中仍有不穩(wěn)定因素。最終，我們將相關(guān)技術(shù)問題作為這次活動(dòng)的研究課題。

目前發(fā)酵飼料存在的問題

我們?cè)趨⒂^考察中發(fā)現(xiàn)，飼養(yǎng)員將青菜或青草切碎之后，通常將青料與少量碎玉米或豆粕拌和一起放入專用桶內(nèi)封裝發(fā)酵，是否符合要求則完全憑人工經(jīng)驗(yàn)。其中，發(fā)酵后的飼料酸度憑人的嗅覺判斷，沒有確切標(biāo)準(zhǔn);發(fā)酵時(shí)間受環(huán)境溫度制約，夏季發(fā)酵易過頭，飼料變質(zhì)而造成浪費(fèi)，而冬季發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)，易造成整體飼料供需不正常;發(fā)酵過程仍需人工管理，增加了勞動(dòng)成本，缺少科學(xué)化管理。實(shí)現(xiàn)科學(xué)的溫度控制、酸度測(cè)定和自動(dòng)化管理，是我們創(chuàng)新小組要解決的問題。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

溫控自測(cè)式青儲(chǔ)飼料裝置由桶體、發(fā)熱部分和控制系統(tǒng)三部分組成。

桶體又分三個(gè)結(jié)構(gòu)，包括用不銹鋼和隔熱材料做成的雙層保溫外桶、桶蓋，以及裝儲(chǔ)青飼料的內(nèi)桶。

內(nèi)桶中間有利于熱循環(huán)的管體結(jié)構(gòu)，內(nèi)桶中央管道與桶底下端導(dǎo)熱液體相通，形成熱循環(huán)流動(dòng)，使發(fā)酵桶內(nèi)部均勻受熱。內(nèi)桶還附有酸堿度測(cè)試儀器的獨(dú)立通道，通道底部小孔可供發(fā)酵液流入。

發(fā)熱部分由電發(fā)熱體和導(dǎo)熱液體共同構(gòu)成。

控制系統(tǒng)由溫度傳感器、酸堿度傳感器、集中控制模塊、指示燈、以及電源開關(guān)等構(gòu)成。本裝置通過微電腦程序控制，實(shí)現(xiàn)青儲(chǔ)生物飼料桶體溫度的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)以及酸堿度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

模擬實(shí)驗(yàn)

高、低溫實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)在電子顯示屏上依照功能鍵進(jìn)行處理，設(shè)置導(dǎo)熱液體低于10℃熱棒開始加熱，高于35℃熱棒停止加熱。用大燒杯倒入15C左右的溫水進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，將溫度傳感器插入口杯中，發(fā)現(xiàn)3秒后加熱器開始工作;將溫度傳感器放入38C熱水中，經(jīng)4秒后熱棒停止工作，達(dá)成預(yù)想要求。

酸堿度實(shí)驗(yàn)。在燒杯中放入pH值為4.0的食醋，再放入酸堿度傳感器，熱棒停止工作發(fā)出提示音，表示發(fā)酵生物飼料成熟，各功能性狀態(tài)良好。

進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，3.5天可產(chǎn)出合格的發(fā)酵飼料。

對(duì)照實(shí)驗(yàn)

根據(jù)青儲(chǔ)生物飼料最佳發(fā)酵溫度范圍，將溫控青儲(chǔ)生物飼料桶與普通青儲(chǔ)生物飼料桶對(duì)照。在5C～9C的環(huán)境下，溫控青儲(chǔ)生物飼料桶內(nèi)的飼料成熟時(shí)間提前11天，且品質(zhì)提高;在10C～17℃的環(huán)境下，溫控青儲(chǔ)生物飼料桶內(nèi)的飼料成熟時(shí)間比普通青儲(chǔ)飼料桶內(nèi)的飼料成熟時(shí)間提前7天;在20C～35℃的環(huán)境下，溫控青儲(chǔ)生物飼料桶內(nèi)的飼料成熟時(shí)間則提前1.5天。

作品的創(chuàng)新點(diǎn)

為寧鄉(xiāng)花豬生飼料處理提出新方法;

創(chuàng)新生物飼料生產(chǎn)的技術(shù)方案;

利用傳感技術(shù)保障飼料發(fā)酵的溫度和酸堿度控制的安全性;

為生物飼料發(fā)酵提供新設(shè)備。

完善改證，應(yīng)用前景

根據(jù)發(fā)酵原理自編一套程序，調(diào)高發(fā)酵初期溫度，有利于需氧菌迅速耗盡桶內(nèi)

從而快速進(jìn)入無氧發(fā)酵，避免污染，可更好地保證發(fā)酵飼料質(zhì)量。探究出熱循環(huán)管道與發(fā)酵桶最適宜的體積比，為建造大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化的溫控青儲(chǔ)飼料裝置提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

（本作品榮獲第二十四屆全國發(fā)明展金獎(jiǎng)、湖南省第四十一屆青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)。作者：湖南省寧鄉(xiāng)市玉潭街道紫金初級(jí)中學(xué)學(xué)生;指導(dǎo)教師：王普獻(xiàn)、徐智、肖雪坤）