專利名稱：一種快速水解植物性生物質制備飼料的方法
技術領域：
本發明涉及一種飼料制備的方法，具體涉及利用植物性生物質制備飼料的方法。
背景技術：
我國農作物副產品-秸稈資源豐富，每年就約7億噸左右，其中可收集利用的約 4. 8億噸以上，然而只有約45%的秸稈用做畜牧飼料、工業原料和造肥還田，其余的秸稈被 低效的作為生活燃料，甚至廢棄和就地焚燒，造成環境污染，另一方面，我國養殖業飼料原 料又嚴重匱乏。 當前，對秸稈進行處理生產飼料的方法主要有青貯、氨化和生物發酵。青貯秸稈 飼料是在農作物未成熟前取其莖桿，需以減少或犧牲糧食產量為代價，且難形成工業化生 產；秸稈氨化飼料方法，占場地大、生產周期長，生產出的飼料質量受環境溫度、秸稈含水率 影響較大，質量不穩定，不適合作商品飼料運輸和出售，且單一氨化并不能充分發揮生產性 能；秸稈生物發酵飼料的生產主要是通過秸稈前處理，在微生物的作用下改變秸稈的結構 與成分，提高秸稈的利用率，但面臨著生物處理時間長，菌種培養優化困難，不易工業化生 產等問題。 在秸稈生成飼料的技術中，現在提出的處理方法有以下幾種 (1)將活化增值后的酵母菌、乳酸菌、仿生菌群X加入到含有水、玉米面的植物性 生物質粉中密封發酵10 15天，制得高營養秸稈發酵飼料。 (2)在秸稈中加入氧化鈣、軟化劑、活菌劑、催化劑、微量元素等，密封發酵10 20 天，制得秸稈飼料。 (3)不添加人工菌種，在秸稈中加入包括葡萄糖、a-淀粉酶、尿素、淀粉、鹽，賴氨 酸、蛋氨酸、色氨酸、精氨酸、甘氨酸，磷酸氫鈣、硫酸亞鐵、纖維素酶等多種組分，發酵制得 生物秸稈飼料。 上述方法一是以單方面提高秸稈利用率為目的；其次在原料中添加了多種化學物 質和微量元素，原料成分復雜，生產過程繁冗，緩慢；再者多采用密封厭氧發酵，技術要求苛 刻，生產難度大，質量不能得到有效保證；另外飼用酶和活體微生物種類少含量低，且秸稈 中養分含量不平衡，尤其蛋白質含量太低，限制了微生物降解發酵技術的應用，產物營養功 能不齊全。

發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供了一種制備工藝簡單、工業化程度高且飼料營
養豐富，養分含量平衡的植物性生物質制備飼料制備方法。 本發明是通過以下技術方案實現的 —種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，包括以下步驟 (1)在反應釜里，按固-液比1 : 4 10的比例添加水，有機質經溫度為 85 °C -145 °C，反應時間為lh-6h，壓力1. 8Mpa_3. 0Mpa的中壓中溫酸化水解或溫度為180°C -20(TC，反應時間為20min-100min，壓力1. 8Mpa_3. OMpa的中壓高溫酸化水解，使植 物性生物質軟化； (2)向步驟(1)生成的植物性生物質軟化物料中加入無機酸催化劑，進行壓力 1. 8Mpa-3. OMpa、溫度180°C -20(TC、時間20min-100min的高溫中壓催化水解裂解反應；
(3)將步驟(2)的水解裂解物料導入固氨罐，加入固氨催化劑，使之pH7.5-10，進 行美拉德反應，復合成小分子碳氮復合物； (4)將步驟(3)的產物進行固_液分離、干燥后作為飼料原料。 —種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，所述步驟(2)的反應需要加入的化
學催化劑為兩種或多種無機酸催化劑的混合物。 —種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，所述步驟(2)的反應需要加入的化 學催化劑添加含量在0. 1% -1. 0%，且加入量按pH3. 5-7控制。 —種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，所述美拉德反應溫度為 150°C -30(TC，壓力1. 5Mpa-2. OMpa，反應時間為10min-100min。 —種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，所述步驟(3)中固氨催化劑選自酸 性催化劑，其加入量按PH5. 5-7控制。 —種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，所述步驟(4)固-液分離需要進行 沉降池沉降、酵化、分離2小時，上清液回收液循環利用，固體物料可以按照飼料質量要求， 配比大豆、玉米粉和微量元素等營養物質，再在噴霧裝置中進行噴爆、造粒，生成配合飼料。
—種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，還包括常壓酸化水解階段、中溫高 壓催化水解反應階段的尾氣凈化回收步驟，將其尾氣分別經引風機和余壓送至噴淋塔，從 底部進入，循環泵分別帶動上部三層噴嘴噴淋飽和石灰水溶液，氣液比為1 : 0.05-0. l，噴 淋覆蓋率為120/100，形成無定形沉淀，經離心機離心分離后，上清液循環使用。
本發明具有以下有益效果
—、大大縮短了秸稈飼料制作成熟的時間 由于制作過程采用中高溫酸化水解軟化，進入高溫中壓酸催化水解裂解，再進行 美拉德反應或美拉德固氨反應，沉降固_液分離、噴霧干燥，整個反應流程不超過3個小時。
二 、水熱裂解過程改變了秸稈中水的形態 秸稈中含有固有水份，通過外加一定比例的水份，經過水熱處理，微生物細胞破 碎、纖維素、半纖維素和木質素結構和毛細結構破壞、固體顆粒的表面性質改變，使秸稈中 水與固體顆粒的結合形態發生改變。胞內水、毛細水、結合水和表面吸附水被大量釋放，從 而改善了秸稈中的脫水性能。 三、水熱干化過程改變了秸稈中有機物的形態 秸稈在熱水解過程中有機物發生變化， 一般地，纖維素主要在325-375°C ，半纖維
素主要在225-35(TC，木質素在250-50(TC發生熱分解；本工藝主要是控制反應溫度，既使
秸稈中的主要物質既發生分解，又避免減少產物中的揮發性物質和焦炭的產生， 通過本發明，部分溶解性的大分子有機物還進行水解變成小分子物質，有效解決
了后續厭氧消化過程中固體有機物水解限速的問題，有利于提高秸稈厭氧消化效率。 四、水熱反應過程秸稈中的水不發生相變 秸稈的水熱反應是在密閉容器內進行的，盡管水熱處理的反應溫度高于蒸發干燥的溫度，但由于反應過程秸稈中的水不發生相變，系統總體能耗遠遠低于蒸發干燥工藝。 本發明的優越性之一是克服了物理加工方法動物吸收率低，化學處理方法生產周
期長，生產出的飼料質量受環境溫度、秸稈含水率影響大，質量不穩定，產業化程度低，生物
處理方法因秸稈中養分含量不平衡而限制微生物降解發酵技術的應用等困難。 本發明的積極效果是利用本工藝可以快速、方便，廉價的水解秸稈，使其中的粗纖
維部分降解轉化為糖類、脂肪和蛋白質，纖維素和半纖維素分子斷裂、降解，物料在撞擊流
噴爆進入大氣中，造成突然卸壓時，產生內摩擦力噴爆，進一歩使纖維素細胞撕裂，細胞壁
疏松，從而改變了秸稈的整體結構和分子鏈的構造。 用本工藝制成的飼料沒有任何危害性物質，具有無毒、無病原菌、水分低、不發生
霉變、營養成分高等特點，有利于反芻動物瘤胃發酵霉菌水解，提高了消化率和利用率，使
秸稈的營養價值和利用價值大大提高。 本發明產品的技術指標分析如下 1 、本發明產品與未水解秸稈的營養價值比較 ①水解前粗飼料的營養價值(％ ):
飼料干物質粗蛋白粗脂肪粗纖維無氨浸出物
玉米秸89.25.90,930.450. 2
小麥枯88,05. 61.633,941. 1
p變膠88. 02.72. 728.539.0
花生拔91.3111,529.641. 3 ②水解后本發明產品的營養價值(％ ):
干物質 粗蛋白 粗脂肪 粗纖維無氬sa物
90,612-18O. ，023. 153,3
'i、 ^fe^-f士 小玄殆89. 311-174* 23乙丄、)42,7
粉鳙謹 ff著膝92.31H74,9220.340. 5
92.015-194,4219. 143， 4 2、普通秸稈與本發明產品在營養價值保存與飼喂剩料及消化率上的比較(％ ):
營養自然損耗率飼槽殘料率消化率
普通秸稈飼料303050
本發明產品8590 3、本發明產品與普通秸稈飼料在適口性、飼料價值和產品品質等方面比較
對照點產品飼料黃枯打差異實踐怠義
適1氣味清香味，醇香 味大
□2質地柔軟硬實大易于消化吸收
性3可剎闈率100%67%33%曰節S粗飼料0J元/頭
飼4粗料轉化率8S%45%恥％R節約粗飼料1.14力頭
料精料轉化率85%75%10%S節約糧詞Wl.6元/頭
價6腸道病發生1%30%29%年節餘扁藥60元/頭
值織便污染《2.5級>2.5級一改善環境,S制疾病S生
奶 牛8抗生素0檢不出—
駕9乳脂率3.52%3.2%0.32%提高產品質量
用 效雄教蛋白含量3.24%3.0%0.24%提高產品纖量
果11調制費用060元/噸月節省費用18元/頭以上
具體實施例方式
下面通過具體制備實施例進一步說明本發明，下述實例詳細說明本發明處理玉米 秸稈的較好方法，但所列舉的實施例僅僅對本發明加以說明，而并不是限制本發明所保護 的范圍。 本發明所涉及的百分數指的是重量百分數。 1、首先將1噸玉米秸稈導入漿化反應器進行化學催化水解，通過導向管導入4Kg 的濃硫酸(濃鹽酸、檸檬酸)，或任意兩種酸的任意比例混合物或三種酸的任意比例混合 物，控制反應溫度10(TC，閃蒸乏汽返混預熱漿化、飽和蒸汽與機械協同攪拌150min，進行化學催化水解反應。在反應釜里，有機質經常壓蒸汽水解，產生大量有機酸類。 2、其次高溫中壓水熱脫水，進行水解裂解，從催化劑儲罐輸入無機酸催化劑與生
成的物料和有機酸導入水解裂解罐，從壓力蒸汽貯罐中向水解反應釜內輸入蒸汽水熱脫
水，反應溫度為26(TC，壓力3Mpa，反應時間為55min，進行固氨的美拉德反應。循環滲濾30
分鐘后，向水解裂解液貯罐排放一次，水解裂解液循環計量罐每排出一次水解裂解液后，由
貯罐補充適量酸催化劑，物料在水解裂解罐中進一步化學催化水解裂解處理。 3、反應完畢，對物料進行撞氣流分離，使其物料進入沉淀罐，物料形成固_液分
離，上清液進入儲槽，待處理；固體物料進入資源化工序，最后固液分離，添加一定比例大
豆、玉米等糧食，噴霧干燥造粒；先自然沉降2小時左右，上清液循環利用，固體物料針對不
同動物混合不同比例的大豆、玉米和微量元素噴霧進行干燥造成顆粒。 4、本制備方法中的反應尾氣進入尾氣處理系統。
權利要求
一種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，其特征在于包括以下步驟(1)在反應釜里，按固-液比1∶4～10的比例添加水，有機質經溫度為85℃-145℃，反應時間為1h-6h，壓力1.8Mpa-3.0Mpa的中壓中溫水解或溫度為180℃-200℃，反應時間為20min-100min，壓力1.8Mpa-3.0Mpa的中壓高溫水解，使植物性生物質軟化；(2)向步驟(1)生成的植物性生物質軟化物料中加入無機酸催化劑，進行180℃-200℃、1.8Mpa-3.0Mpa、20min-100min的高溫中壓催化水解裂解反應；(3)將步驟(2)的水解裂解物料導入固氨罐，加入固氨催化劑，使之pH 7.5-10，進行美拉德反應，復合成小分子碳氮復合物；(4)將步驟(3)的產物進行固-液分離、干燥后作為飼料原料。
2. 根據權利要求1所述的一種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，其特征在于所 述步驟(2)的反應需要加入的化學催化劑為兩種或多種無機酸催化劑的混合物。
3. 根據權利要求1或2所述的一種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，其特征 在于所述步驟(2)的反應需要加入的化學催化劑添加含量在0. 1% -1. 0%，且加入量按pH 3. 5-7控制。
4. 根據權利要求1所述的一種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，其特征在于所 述美拉德反應溫度為150°C -30(TC，壓力1. 5Mpa-2. OMpa，反應時間為10min-100min。
5. 根據權利要求1所述的一種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，其特征在于所 述步驟(3)中固氨催化劑選自酸性催化劑，其加入量按pH 5.5-7控制。
6. 根據權利要求1所述的一種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，其特征在于所 述步驟(4)固-液分離需要進行沉降池沉降、酵化、分離2小時，上清液回收液循環利用，固 體物料可以按照飼料質量要求，配比大豆、玉米粉和微量元素等營養物質，再在噴霧裝置中 進行噴爆、造粒，生成配合飼料。
7. 根據權利要求1所述的一種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，其特征在于還 包括常壓酸化水解階段、中溫高壓催化水解反應階段的尾氣凈化回收步驟，將其尾氣分別 經引風機和余壓送至噴淋塔，從底部進入，循環泵分別帶動上部三層噴嘴噴淋飽和石灰水 溶液，氣液比為l : 0.05-0. 1，噴淋覆蓋率為120/100，形成無定形沉淀，經離心機離心分離 后，上清液循環使用。
全文摘要
本發明涉及一種快速水解植物性生物質制備飼料的方法，本方法使用雙水解處理技術，將植物性生物質通過常壓中溫酸化預水解，再加入催化劑進行高壓過熱蒸汽水解裂解，進入固氨罐發生美拉德反應固氨；其過程改變了秸稈中水和有機物的形態，而未使秸稈中的水發生相變，生成物料具有淡淡的清香味。本發明的技術工藝可縮短生產周期，降低操作成本，提高了操作安全性，更有利于工業化生產。
文檔編號A23K1/12GK101700096SQ20091018561
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月24日 優先權日2009年11月24日
發明者年呂成, 朱仁發, 蔣克純 申請人:合肥市愛博生物技術有限公司