摘要：我国农作物秸秆数量大、分布广，是一项巨大的饲料资源，合理开发利用是实现节粮型畜枚业的必由之路。为适应北方气候条件及生产需要，研究粗饲料营养价值改进技术及关键设备，提出了桔秆快速处理工艺及秸秆快速处理设备，为我省开发秸秆资源提供了依据及配套设备，以满足畜牧业发展的需要。设计了灶式加热装置，利用蒸气与物料、药剂边加热边混合的工艺，处理周期短，运行成本低，处理效果好，节约能源。

    0 引言
    我国农作物秸秆数量大、分布广，是一项巨大的饲料资源。合理开发利用秸秆饲料资源，减少畜牧业生产对粮食的依赖，是实现节粮型畜牧业的必由之路。我市每年农作物秸秆的产量约588万t，饲草产量约为2293 t。每亩按200 kg到2000年我市肉牛及奶牛总计存栏将达到250万，需粗饲料625万t，仅用饲草是不能满足需要的，必须研究开发农作物秸秆的营养价值的改进技术及配套设备。农作物秸秆在自然状态下是一种劣质粗饲料。其特点是粗蛋白含量低，一般为3％～5%，而且品质不佳；粗纤维含量高，达35%～40%，消化率低，适口性差。单纯饲喂这种秸秆，不能满足牲畜需要，这就制约了我国草食家畜生产水平的提高。本课题的研究应用将使农作物秸秆的营养价值提高到相当于中等饲草的水平，为我市的畜牧业发展打下坚实的基础。
    国内外多年来一直进行这方面的研究，并提出了很多方法和设备，如氨化、碱化、盐化等方法。在设备方面有氨化池、氨化炉等设备。微生物处理方面，如青贮、黄贮、微贮等形式。目前上述多种方法在实践应用中存在如下几方面的问题：
    （1）我省秸秆拥有量最大的为玉米秸秆，约占全部秸秆总量的57%，该作物收获期为10～11月，在此期间气温低不适于氨化、黄贮。
    （2）由于我省年降雨量低于500 mL，不适于碱化。
    （3）由于氨化池占地面积大，需要专用舍且处理，周期长不适应需要。
    （4）氨化炉体积大、耗能高、投资大、不适应目前经济状况和饲养规模需要。冬季不能在高寒地区使用。
    （5）盐化虽然解决了适口性问题，但其品质无明显改变。
    为适应北方气候条件及生产需要，研究粗饲料营养价值改进技术及关键设备，解决不能长年粗饲料处理难题，为此提出了秸秆快速处理工艺及秸秆快速处理设备，为我省开发秸秆资源提供了依据及配套设备，以满足畜牧业发展的需要。
    1 项目研究对社会、经济发展和科技进步的意义
    秸秆快速处理工艺就是将农作物秸秆，经过物理、化学等方法处理，提高农作物秸秆的营养价值水平。采用的设备，吸取了现有同类机型氨化优点和总结了多年推广的垛法、窑法、塑料袋法等氨化经验，研究设计了功能齐全、工艺衔接合理，适合当前养牛户需要的中小型设备，其主要特点，生产周期短，从进料到出料只需要6 min；生产氨化饲料，不受外界环境温度影响，可常年进行生产。解决了养牛户在枯草期的饲草供给，改变半舍半牧饲养模式为全舍式饲养，提高了养牛户的经济效益。
    该项研究对提高农作物秸秆的营养价值水平的工艺参数进行了试验，并对提高处理速度的关键参数进行优化选择，确定了生产所需要的主要参数，对处理后的结果进行了分析检验、喂食试验、消化试验。通过试验证实，秸秆快速处理工艺可将秸秆的粗蛋白水平，由原来4％提高到8%；粗纤维由原来的28.34％降到26.82%；粗纤维消化率由原来的30.19％提高到47.35%；干物质消化率由25.55％提高到35.47%（24 h尼龙袋法测试），通过喂食试验在2 kg精料的情况饲喂处理秸秆比未处理秸秆相比日增加0. 5 kg，得到了快速秸秆处理工艺的理想结果。
    2 本项目研究解决的关键问题，所采取的技术措施
    本项研究需解决的关键问题是：加热形式、加热工艺、处理液的配比。
    2.1加热形式的确定
    经过认真的研究和对比分析，电加热运行成本高，温升慢。因此，我们选择了灶式加热，利用蒸气与物料、药剂边加热边混合，其优点是处理周期短，运行成本低，处理效果好，节约能源。
    2.2加热试验
    经过多轮实验得出：物料的温度随时间变化分三个阶段，第一阶段在2 min前为降温阶段，即物料与处理液混合时处理液温度由70℃降至42℃，及物料温度由23℃上升至42℃时处理液与物料温度平衡。由该阶段可得到，此时物料升温时所需的热量为1.47千卡／kg℃；第二阶段为升温阶段，这个阶段的温升随时间的变化其升温速率是不同的，随着物料温度的上升，其升温速率下降；当达到107℃时，所需要的时间为6 min。
    2.3氨源的确定
    在快速秸秆处理技术中，处理液的配比占有十分重要的地位，它对秸秆营养价值水平的改进起着促进作用。秸秆快速处理技术采用碳酸氢按作为氨源，因为碳酸氢钱价格低廉，且易贮运，用作氨源不仅可以降低氨化成本，而且有利于提高氨化生产的安全性和可靠性。
    3 技术原理与工艺流程
    3.1技术原理
    灶式处理设备技术原理为：秸秆装入混合箱在搅拌器作用下发生运动，同时药液经加热增加了活化能力，促进秸秆快速发生物理化学变化，使秸秆质地柔软，细胞壁膨胀，增加与瘤胃微生物接触面积，使纤维素、半纤维素等多糖类物质被降解为单糖，并转化为脂肪酸，提高了消化率。碱作用破坏了木质素与半纤维素之间键连接，使之更好的与水解酶接触，经分解纤维素提高秸秆的营养成分。
    3.2工艺流程
    秸秆→物理处理→预处理→仿生处理→熟化处理→成品。
    （1）秸秆：玉米秸、豆秸、麦秸、稻草。
    （2）物理处理：改变秸秆的物理状态，以适应反当动物需要。
    （3）预处理：将必须的营养源处理液及微量元素混合到秸秆中。
    （4）仿生处理：制造仿生物生长的条件，包括温度、湿度蠕动。
    （5）熟化处理：改变PH值。
    （6）成品：合乎要求的已提高营养水平的秸秆。
    4 项目效益分析与应用前景
    秸秆快速处理装置是通过机械设备对秸秆进行化学处理，提高其营养价值的综合技术，与现有同类设备（氨化炉）相比较，具有体积小、设备投资少、生产周期短等优点。现将秸秆快速处理装置与氨化炉综合比较，见下表。

    从上表可知，快速处理机每处理1 kg秸秆费用0.074元，电炉0.11元，蒸汽炉为0.086元。分别降低32.7％和13.9%；其他对比项目，该装置投资费用小，运行成本低，升温速度快，处理周期短等。
    5 结论
    （1）结构简单、坚固，设计新颖，维修、保养、检视方便，进出料方便，尤其液体添加部分适用合理。
    （2）动力配套合理，经济性较好，能够满足全部落下启动的要求，尤其是配备的单相电容起动电动机，特别适用于农户家庭应用。
    （3）混合均匀度满足国家要求。
    （4）生产效率高，实际饲用效果好。