專利名稱：一種制備秸稈生物飼料的方法
技術領域：
本發明屬于秸桿的綜合利用，具體涉及一種制備秸桿生物飼料的方法。
背景技術：
2013年I月10日中國海關總署發布數據顯示，2012年中國進口大豆5838萬噸，增加11.2%，再創新高；國內大豆大約1200萬噸，對外依存度80%左右。不幸的是，進口大豆有取代國產大豆的趨勢，國產大豆畝產120公斤，畝產價值780元，農民種植玉米，畝產500公斤，價值1200左右,凈收益大于大豆種植,今后幾年大豆種植面積將大幅度下滑。目前，中國飼料總量大約1.8億噸，而豆餅作為飼料的最主要的蛋白源，嚴重依賴進口，不能自給，對我國糧食安全構成威脅，脈孢霉利用農作物秸桿和化肥轉換成菌體蛋白，可以代替部分豆餅，本發明從成本上和技術上解決秸桿綜合利用問題，秸桿飼料不與人爭糧，打破外國資本對大豆市場的壟斷。根據發改委，財政部，農業部2011年發布的“十二五”農作物秸桿綜合利用實施方案，全國秸桿理論資源量為8.4億噸，可收集資源量約為7億噸。秸桿品種以水稻、小麥、玉米等為主。其中，稻草約2.11億噸，麥秸約1.54億噸，玉米秸約2.73億噸，棉桿約2600萬噸，油料作物秸桿(主要為油菜和花生)約3700萬噸，豆類秸桿約2800萬噸，薯類秸桿約2300萬噸。2011年農業部下發了農業部關于印發《全國畜牧業發展第十二個五年規劃(2011-2015年)》，提到資源利用，秸桿飼用量增加1000萬噸，飼用秸桿處理利用率達到50%。雜柏、糟渣、食品加工副產品等存量較大的非糧飼料資源優質化處理利用水平明顯提聞。國內研究秸桿生物飼料已有幾十年的歷史，比較成熟的技術有青貯，微貯，但這類技術處理時間長，一般要一個月以上，真蛋白提高也不多。脈孢霉生長迅速，在高溫高濕，適宜的PH下，6小時萌發，每小時生長4毫米以上，24小時可以長滿整個培養基，脈孢霉酶系全，能夠利用纖維素，半纖維素，木質素，淀粉，把化肥轉化成動物能夠利用的氨基酸，可以取代部分豬糧，因此有工業化價值。無論是國外還是國內，所有的文獻都支持脈孢霉無毒，是養豬的好飼料。國內60年代的文獻記載，以稻草為主要培養基，效果比對照組要提高40%以上。七五科技攻關項目，泥炭好食性鏈抱霉固體發酵飼料的研究(泥炭好食性鏈抱霉固體發酵飼料的研究，東北師大學報自然科學版，陳淑云薛宏基”郎惠卿楊德興“李波，1994年)，東北師范大學做過誘變試驗，試驗結果判定為陰性，泥炭發酵產物，經毒理試驗，證明安全無毒。美國FDA認為脈抱霉為安全菌種(Evidence for Safety of Neurospora Speciesfor Academic and Commercial Uses Appl Environ Microbiol.2000December;66(12):51075109.Copyright 2000, American Society for Microbiology);在這篇文獻中提到,巴西人利用脈孢霉發酵木薯，法國人利用脈孢霉發酵奶酪，這些應用有幾百年歷史，至今沒有毒副作用的報告。
在秸桿收獲的6月，7月，8月，9月，我國普遍溫度30度以上，可以利用自然溫度發酵，把培養基放置在水泥屋頂下，2天以后即可，節省能源，從而保證低成本。

發明內容
為了解決現有技術秸桿生物飼料生產時間長，真蛋白含量低的問題，本發明提供了一種新的秸桿生物飼料制備方法，利用脈孢霉生長迅速的特點，處理粉碎的農作物秸桿，使真蛋白成倍的提高，為秸桿綜合利用提供了廣闊的空間。本發明所采取的技術方案是:一種制備秸桿生物飼料的方法，包括以下步驟:( I)將農作物秸桿粉碎，按重量份計，每份秸桿中加入0.1-0.01份氧化鈣，再加入5-20份水浸泡I個小時以上；(2)將步驟(I)的物料放入容器蒸煮30分鐘以上，溫度70-100°C，用無機酸調pH為4.8-7,以質量計,再加入液固總量2%-4%的硫酸銨或者氯化銨,液固總量0.5%-3%的磷酸氫二鉀；蒸煮后固體物質備用，蒸煮容器中剩余為廢水；(3)用底部透氣的器物承載步驟(2)所得固體物質，接種脈孢菌，移入發酵設備、恒溫室或發酵池；(4)廢水用淀粉質材料吸收，移入發酵設備或者恒溫室，接種脈孢菌，隨同農作物秸桿一起發酵；也可以用粉碎的農作物秸桿吸收廢水，接種，進入發酵裝置；(5)溫度控制28-38度，發酵48-72小時；(6)烘干，包裝。上述步驟(I)中氧化鈣優選為0.1份。步驟(2)中pH優選為5.5。上述方法中，農作物秸桿為稻草、小麥桿、油菜桿、雜草等木質纖維素，以稻草培養基效果最好，粉碎細度至關重要，太細了，增加能耗和成本，秸桿碎片堆積在一起，減少了比表面積，不利于孢子粉的堆積，太粗了，不利于菌絲的穿插，酶解水平不高，粉碎秸桿平均寬度為2-4毫米，收割機處理后的稻草符合要求。上述方法中，所述的脈孢菌為粗糙脈孢霉(Neurospora crassa),好食脈孢霉(Neurospora sitophila),中間脈抱霉(Neurospora intermedia)中的至少一種。還可以添加木霉，酵母，黑曲霉或/和根霉。其中脈孢菌接種量為稻草重量的0.1%_2%，所添加的木霉，酵母，黑曲霉或/和根霉添加量總和不超過0.3%。本發明所用菌種為常規菌種，均可以購買得到，二級培養擴大至50厘米*50厘米的竹筐或者木框中。保存收集的孢子粉，可使用簡單而經濟的辦法:與烘干的稻殼粉混合，放置在留孔的玻璃器皿中。本發明中所說的用于承載培養基的底部透氣的器物優選木筐或者竹筐，規格為可以是0.5米*0.5米*0.08米，在0.03米高處用不銹鋼絲穿插結網，網眼大小為3厘米*4厘米，木框大小和不銹鋼絲網的大小根據發酵裝置大小而定，木框要留4個以上的通氣孔。框架和網眼大小根據發酵裝置空間而定，底部透氣的發酵裝置對脈孢霉發酵有特效，不需要翻曲，事實上，適合所有抗雜菌能力強的菌種發酵。不論用何種器物承載培養基，應保證擴大程秸桿和空氣的接觸面積。脈孢霉是好氧菌，增大與空氣的接觸面積，有利于脈孢菌的快速生長，抑制住雜菌，這是發酵成功的關鍵之一。本方法拋棄傳統的固體發酵罐發酵、托盤發酵、淺盤發酵和發酵池發酵生產方式，采用底部通氣器物承載，就是為了提高發酵效率。
本發明方法中，應在光照下進行發酵培養。白熾燈效果比日光燈效果好，自然光比白熾燈好。本發明方法中，所述淀粉質材料是玉米、木薯渣、甘薯渣、豆腐渣或米糠。用稻草做培養基，發酵樣品送到中國農業科學院飼料研究所檢測，18種氨基酸12.07%,賴氨酸0.66%,蘇氨酸0.59%,蛋氨酸+胱氨酸0.41%,色氨酸0.28%,超過母豬蛋白需求標準，適合做肉牛，奶牛飼料。2公斤玉米+1公斤稻草生物飼料，連續飼養母豬2個月，無異常。按照2012年玉米價格2400元每噸，稻草生物飼料1500元每噸，取代母豬料三分之一，總的配合母豬料2100元每噸，比市場價3000元便宜900元每噸，毛利30%。五萬噸的產能，4500萬的毛利，市場前景很好。與現有技術相比，本發明具有下述優點:1.工藝簡單:用氧化鈣浸泡，常壓水煮處理，無機酸中和處理，接種后發酵，收獲。不依賴專業的固體發酵設備，如發酵罐；也不需要嚴格的滅菌，工藝簡單便于掌握。2.原料成本低廉:全部采用農村能經濟獲得的資源作為原材料:化肥(或硫酸銨或氯化銨)，氧化鈣，秸桿。保證了低成本，從而確保大規模徹底的解決秸桿綜合利用問題。氫氧化鈉脫除木質素能力更強，本方法中用氧化鈣來預處理，發酵效果與氫氧化鈉相近，但成本只有氫氧化鈉的十分之一，同時，氧化鈣在農村更夠經濟的獲得，算上原材料成本，人工，設備，能源等每噸成本1500元，遠遠低于現有飼料3000元每噸。鑒于鹽酸和硫酸屬于管制化工產品，在農村可以用磷酸和乙酸代替，大規模生產用鹽酸，硫酸經濟。3.發酵水平高:農作物秸桿粗蛋白低，蛋白質品質低，以稻草為例，粗蛋白3%左右，真蛋白2%左右，經脈孢霉轉換，48小時后，直接把農作物秸桿、化肥轉換成真蛋白，經中國農業科學院飼料研究所測定，18種氨基酸達12.07%,賴氨酸0.66%，蘇氨酸0.59%，至少提高了 6倍，達到母豬，大豬，肉牛，奶牛的蛋白需要，可以取代豆餅資源。現有的秸桿生物飼料通常都提粗蛋白，而對單胃動物而言，蛋白需要是真蛋白需要，而不是粗蛋白需要，大幅度提高秸桿的真蛋白意義重大，假設全國可以收集的農作物秸桿利用率為40%，可生產真蛋白7億噸*40%*12.07%=3379萬噸，相當于9400萬噸進口大豆的蛋白含量，這比2012年全國消耗大豆總和還要多2400萬噸，這些秸桿飼料不與人爭糧，大幅度提升草變肉所占比例，大力發展秸桿生物飼料，足以確保我國糧食安全。4.有助于解決秸桿綜合利用問題:秸桿綜合利用難解決的核心在于目前的秸桿利用價值低，政府補貼每畝幾元到幾十元，不足以調動農民的積極性，提高補貼又增加財政負擔，采用本發明方法，以畝產500公斤稻草為例，可以生產560公斤真蛋白12%以上的飼料，全部用于飼養母豬，價值1680，減去成本860元，相當于秸桿畝產價值860，不要說860元，只要收集一畝秸桿價值超過200元，遠遠高于社會日平均工資，秸桿綜合利用就不需要政府操心，農民自行把分散的秸桿充分利用，秸桿綜合利用最終解決方案是利用科技和市場手段，本發明從農村資源出發，開發出經濟高效的生產方式，用分散的農民應對分散的秸桿，以資源化為手段，有望徹底解決這個難題。5.采用竹筐或不銹鋼絲網承載培養基，且重疊發酵成本低、時間短、效率高:傳統的生物發酵采用固體發酵罐，淺盤發酵，發酵池發酵，缺點是成本高，菌種無法利用培養基底面，需要翻曲，增加工作量，延長了時間和消耗大量能源，而采用竹筐或者不銹鋼絲網承載培養基就解決了上述問題，在實際生產過程中發現，只要接種培養基的上面，48小時后，培養基的底面和正面一樣高產，這是之前文獻沒有報道的。同時，竹筐和不銹鋼絲在農村可以廉價的獲得。為了避免感染雜菌，竹筐或者木框不銹鋼絲網應該疊在一起發酵，同時還節約大量空間，提高廠房生產效率和極大降低能源消耗，減少成本。6.節能:秸桿產生的時候正是高溫季節，6-10月，我國普遍28度以上，用不銹鋼絲網承載培養基放在水泥屋頂下，可以保持到晚間12點，溫度還在28度左右，完全不需要固體發酵罐等專門設備，也不消耗能耗，簡單有效，獨特。7.綠色環保:本來用堿處理秸桿的缺點是需要治理污水，本發明用玉米、甘薯渣、米糠、木薯渣、葛根渣等淀粉質材料吸收，隨同秸桿一起發酵，無廢水，廢氣，廢渣排放，屬于綠色發明工藝。也可以用粉碎的農作物秸桿吸收廢水。8.獨特的菌種收集與保藏:首先對從保藏機構購買的菌種復活，二級擴大培養至50厘米*50厘米的培養容器中，然后收集孢子粉。用烘干的稻殼粉與孢子粉混合，放置玻璃容器內，留置通氣孔，可以保存3個月以上。菌種保藏一般需要專門的設備和方法，比如專用冰箱，冷凍真空干燥法，液態氮超低溫凍結法，沙土管法，麩皮法等等，需要一定的技能和設備，本發明采用農村容易獲得稻殼，稻殼是中空結構，有利于吸附脈孢霉孢子粉，待接種時，接種稻殼孢子粉就行了，簡單，有效，經濟，這也是區別于傳統菌種保藏的一種新方法。脈孢霉為安全菌種，在生產過程中發現，蛆和一些昆蟲喜歡啃食脈孢霉菌絲和孢子粉，也間接說明脈孢霉無毒和蛋白品質高。連續喂母豬2個月，也沒有異常。本發明由于采用的方法簡單，投資很小，適合農戶小作坊經營，有利于徹底解決秸桿綜合利用問題。


圖1是培養基承載器物示意圖。
具體實施例方式下面結合實例對本發明進一步說明為保證高產，本發明有如下關鍵點:1.粉碎度:太小了，秸桿碎片堆積在一起，秸桿之間沒有縫隙，不利于菌絲分解培養基，太粗了，木質素降低酶的活性。2.選用氧化鈣，氧化鈣微溶于水，但對粉碎的農作物秸桿而言，還是能溶解部分木質素，有利于酶活提高，同時為動物補充鈣。3.采用的竹框或者不銹鋼絲網裝載培養基進行發酵(圖1)，實際上增加了秸桿碎片比表面積，在實際生產過程中發現，只要接種培養基的表面，培養基的底面產量和表面一樣高產，這是傳統發酵方式，采用托盤，淺盤，發酵池所無法達到的，這樣一來，不需要翻曲，有利于減少發酵時間和增加產量。從長遠的效果來看，采用不銹鋼材料效果更好一些，這個根據自身情況而定，總之，采用的工具一定要有利于培養基全方面的接觸空氣，不論是上面，底面，還是培養基中間，第I條要為第3條做準備。實施例1取一份粉碎稻草，加入10份水，0.1份氧化鈣，浸泡24小時，放入容器蒸煮30分鐘以上，少量鹽酸中和，PH調制5-6，3%的硫酸銨，1%的磷酸氫二鉀，接種1%的稻殼孢子粉，竹筐承載，移入發酵罐、恒溫室、或者發酵池中，溫度控制在30-38度，36小時后用15瓦白熾燈照射，48小時后即可。實施例2取一份粉碎小麥桿，加入10份水,0.1份氧化|丐,浸泡24小時,放入容器蒸煮30分鐘以上，少量硫酸中和，PH調制5-6，3%的硫酸銨，1%的磷酸氫二鉀，接種2%的稻殼孢子粉，竹筐承載，移入發酵罐、恒溫室、或者發酵池中，溫度控制在30-38度，36小時后通自然光，溫度控制在30-38度，48小時后即可。實施例3取一份粉碎玉米桿，加入10份水，0.1份氧化鈣，浸泡24小時，放入容器蒸煮30分鐘以上，少量硫酸中和，PH調制5-6，2%的氯化銨，1%的磷酸氫二鉀，接種0.1%的木霉，接種2%的稻殼孢子粉，木框鋼絲網承載，移入發酵罐、恒溫室、或者發酵池中，溫度控制在30-38度，36小時后用15瓦白熾燈照射，48小時后即可。實施例4取一份粉碎雜草，加入10份水，0.1份氧化鈣，浸泡24小時，少量硫酸中和，PH調制5-6，2%的氯化銨，1%的磷酸氫二鉀，接種0.1%的木霉，接種0.5%的酵母，接種2%的稻殼孢子粉，木筐不銹鋼絲網承載，移入發酵罐、恒溫室、或者發酵池中，溫度控制在30-38度，36小時后用15瓦白熾燈照射，48小時后即可。實施例5取一份粉碎稻草,加入10份水,0.05份氧化韓,浸泡24小時,放入容器蒸煮30分鐘以上，少量鹽酸中和，PH調制5-6，3%的硫酸銨，1%的磷酸氫二鉀，接種1%的稻殼孢子粉，木筐承載，移入發酵罐、恒溫室、或者發酵池中，溫度控制在30-38度，36小時后用15瓦白熾燈照射，48小時后即可。實施例6取一份粉碎稻草,加入10份水,0.067份氧化韓,浸泡24小時,少量硫酸中和，PH調制5-6，2%的氯化銨，1%的磷酸氫二鉀，接種2%的稻殼孢子粉，木筐不銹鋼絲網承載，移入發酵罐、恒溫室、或者發酵池中，溫度控制在30-38度，36小時后用15瓦白熾燈照射,48小時后即可。
權利要求
1.一種制備秸桿生物飼料的方法，包括以下步驟: (1)將農作物秸桿粉碎，按重量份計，每份秸桿中加入0.1-0.01份氧化鈣，再加入5-20份水浸泡I個小時以上； (2)將步驟(I)的物料放入容器蒸煮30分鐘以上，溫度70-100°C，用無機酸調pH為4.8-7,以質量計,再加入液固總量2%-4%的硫酸銨或者氯化銨,液固總量0.5%-3%的磷酸氫二鉀；蒸煮后固體物質備用，蒸煮容器中剩余為廢水； (3)用底部透氣的器物承載步驟(2)所得固體物質，接種脈孢菌，移入發酵設備、恒溫室或發酵池； (4)廢水用淀粉質材料吸收，移入發酵設備或者恒溫室，接種脈孢菌，隨同農作物秸桿一起發酵；也可以用粉碎的農作物秸桿吸收廢水，接種，移入發酵裝置； (5 )溫度控制28-38度，發酵48-72小時； (6)烘干，包裝。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(I)中氧化鈣為0.1份，步驟(2)中用無機酸調pH為5.5。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，粉碎秸桿平均寬度為2-4毫米。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，其中脈孢菌為粗糙脈孢霉(Neurosporacrassa),好食脈抱霉(Neurospora sitophila),中間脈抱霉(Neurospora intermedia)中的至少一種。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(3)和(4)中還接種了木霉，酵母，黑曲霉或/和根霉。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，脈孢菌接種量為培養基重量的0.1%-2%，所添加的木霉，酵母，黑曲霉或/和根霉添加量總和不超過0.3%。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，底部透氣的器物是木筐或者竹筐或者不銹鋼框，常用的規格有，0.5米*0.5米*0.08米，在0.03米高處用不銹鋼絲穿插結網，網眼大小為3厘米*4厘米。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述底部透氣的器物的規格是0.5米*0.5米*0.08米，在0.03米高處用不銹鋼絲穿插結網，網眼大小為3厘米*4厘米。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在光照下進行發酵培養。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述淀粉質材料是玉米、木薯渣、甘薯渣、豆腐渣或米糠，也可以用粉碎的農作物秸桿吸收廢水，接種脈孢霉，并移入發酵設備中發酵。
全文摘要
本發明屬于秸稈的綜合利用，具體涉及一種制備秸稈生物飼料的方法。該方法是將農作物秸稈粉碎后用氧化鈣浸泡，再進行蒸煮并添加銨鹽和磷酸氫二鉀制成固體物料，用底部透氣的器物承載固體物料，接種脈孢菌，移入發酵設備、恒溫室或發酵池；蒸煮過程中產生的廢水用淀粉質材料吸收，移入發酵設備或者恒溫室，接種脈孢菌，隨同農作物秸稈一起發酵；發酵后烘干，包裝即可。本發明由于采用的方法簡單，投資很小，適合農戶小作坊經營，有利于徹底解決秸稈綜合利用問題。
文檔編號A23K1/00GK103098983SQ20131006944
公開日2013年5月15日 申請日期2013年3月5日 優先權日2013年3月5日
發明者向拓, 費明強, 許晴 申請人:向拓, 費明強, 許晴