(10)申请公布号 (43)申请公布日 2015.01.28
C N 104304650
A (21)申请号 201410433500.4
(22)申请日 2014.08.29
A23K 1/14(2006.01)
(71)申请人济南浩富星生物产业有限公司
地址250000 山东省济南市高新区开拓路
2350号4层北侧及中厅
(72)发明人曹吉祥
(74)专利代理机构济南泉城专利商标事务所
37218
代理人张贵宾
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种利用汽爆技术高效制备秸
秆饲料的方法，属于秸秆利用技术领域。本发明方
法包括两步，第一步采用汽爆分离法将秸秆中的
半纤维素分离出来，并将半纤维素进一步加工成
高附加值产品。第二步，提取半纤维素后的剩余料
再次进行蒸汽爆破，喷放出的物料直接干燥作为
秸秆饲料或者再加入其它配料制成全价料；通过
压力突然释放，秸秆的组织被破坏，纤维素和木质
素分离开来，可被利用的纤维素独立存在于秸秆
饲料中，从而提高了饲养动物对秸秆饲料的消化
率。本发明方法获得的秸秆饲料，
营养价值高，且富含低聚木糖及小分子有机酸，可提高饲养动物
的免疫力并有助于反刍动物的瘤胃消化、合成。本
发明工艺简单、成本低、高效，适于产业化推广。
(51)Int.Cl.
权利要求书1页 说明书6页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书6页(10)申请公布号CN 104304650 A
1.一种利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）提取半纤维素
将经预处理的秸秆置于汽爆分离机中，向所述汽爆分离机中加入质量分数为0.5~10%的碱液，封闭所述分离机并通入蒸汽，对秸秆进行第一次汽爆分离；所述第一次汽爆分离的条件为：温度20~170℃、压力0.1~1.6MPa、时间3~50min；所述第一次汽爆分离完毕后，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为半纤维素粗液，收集固渣；
2）制取秸秆制备物
将步骤1）所得固渣置于汽爆分离机中，加入质量分数为2~15%的碱液，封闭汽爆分离机并通入蒸汽，对步骤2）所得固渣进行第二次汽爆分离；所述第二次汽爆分离的条件为：温度60~200℃、压力0.2~1.8MPa、时间5~80min；所述第二次汽爆分离完毕后，对喷放出的物料直接干燥制得秸秆制备物。
2.如权利要求1所述的利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法，其特征在于：所述秸秆制备物直接作为秸秆饲料饲喂动物。
3.如权利要求1所述的利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法，其特征在于：所述秸秆制备物中加入配料配合成全价料。
4.如权利要求1所述的利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法，其特征在于：所述第一次汽爆分离和第二次汽爆分离前向汽爆分离机中加入的碱液为NaOH或KOH的水溶液。
5.如权利要求1所述的利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法，其特征在于：秸秆预处理包括对秸秆进行切割、除尘、水洗。
6.如权利要求1所述的利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法，其特征在于：所述第一次汽爆分离的条件为：温度120~170℃、压力0.5~1.3MPa、时间30~50min；所述第二次汽爆分离的条件为：温度130~180℃、压力0.6~1.5MPa、时间30~80min。
7.如权利要求1所述的利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法，其特征在于：步骤1）所述固渣的含水量控制在30~80%。
8.如权利要求1所述的利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法，其特征在于：对步骤1）所得半纤维素粗液进行水洗，然后采用微滤机过滤，向所得透过液中加入酒精，产生沉淀，沉淀不再增加时停止加入酒精，所得沉淀即为纯化的半纤维素。
9.如权利要求8所述的利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法，其特征在于：所述半纤维素被进一步加工成木糖、低聚木糖、阿拉伯糖、糠醛。
10.如权利要求1~9任一项所述的利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法，其特征在于：工艺过程中所产生的废水经处理后回用。
利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及秸秆利用技术领域，特别涉及一种利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法。
背景技术
[0002] 农作物生长周期短、产量大，作为农业副产品的秸秆是一类取之不尽的可再生天然资源。秸秆富含粗糖、粗蛋白等家畜、家禽所需的营养成分，但其质地粗硬，适口性差；直接作为饲料营养价值低，表现为蛋白含量低（大多数在10%以下）、维生素缺乏、矿物质少且不均衡；消化率差，表现在秸秆含有的木质素不仅完全不能被消化而且与纤维素分子以非共价键形式缠绕从而阻碍纤维素的消化、表层组织的腊层与角质层阻碍了酶的渗透等。仅有很小比例的秸秆用作饲料，绝大多数秸秆直接用来还田或做燃料使用，甚至直接焚烧，造成资源浪费和环境污染。
[0003] 所述秸秆，包括小麦、玉米、水稻、棉花、高粱、大豆、花生等农作物收获子实后的茎、叶、皮（壳）、蔓藤等。
[0004] 目前，主要采用物理法、化学法、微生物处理法将秸秆加工成饲料。物理法包括切碎、浸泡、磨碎、蒸煮、高压蒸汽处理、热喷、膨化和辐射等，物理方法能提高秸秆的适口性，增加采食量，提高消
化率，但无法改变秸秆的组织结构或提高营养价值。化学法包括酸处理、碱处理、氧化剂处理和氨化，其中，酸碱处理需要大量水冲洗，造成环境污染；氧化剂处理岁能有效提高秸秆的营养价值，但副作用较大，长期应用可导致动物中毒；氨化法采用尿素处理秸秆，受温度影响较大，在低温条件下转氨时间较长，而且余氨有毒，在挥发不充分的情况下会对动物产生刺激或毒害。青贮、微贮等微生物处理方法的处理时间长，成本高，不适合规模化生产。
发明内容
[0005] 为了弥补以上不足，本发明提供了一种高效、无污染、所生产秸秆饲料营养价值高、无副作用、消化率高的秸秆饲料制备方法。
[0006] 本发明的技术方案为：
一种利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法，包括以下步骤：
1）提取半纤维素
将经预处理的秸秆置于汽爆分离机中，向所述汽爆分离机中加入质量分数为0.5~10%的碱液，封闭所述分离机并通入蒸汽，对秸秆进行第一次汽爆分离；所述第一次汽爆分离的条件为：温度20~170℃、压力0.1~1.6MPa、时间3~50min；所述第一次汽爆分离完毕后，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液
即为半纤维素粗液，收集固渣；
2）制取秸秆制备物
将步骤1）所得固渣置于汽爆分离机中，加入质量分数为2~15%的碱液，封闭汽爆分离机并通入蒸汽，对步骤2）所得固渣进行第二次汽爆分离；所述第二次汽爆分离的条件为：
温度60~200℃、压力0.2~1.8MPa、时间5~80min；所述第二次汽爆分离完毕后，对喷放出的物料直接干燥制得秸秆制备物。
[0007] 所述的汽爆分离机为用于蒸汽爆破秸秆的设备，即，任意可以进行蒸汽爆破的设备均可称为本发明中所述的汽爆分离机，比如汽爆罐。
[0008] 经检测，以玉米秸秆制得的秸秆制备物为例：
营养指标：12%水、8%灰分、7%蛋白质、总糖70%（总糖中寡糖占15%、纤维素占20%、木质素占30%）。
[0009] 保健指标：低聚木糖8mg/kg、有机酸10mg/kg。
[0010] 能量指标：消化能1576千卡/吨。
[0011] 微生物指标：未检出致病菌。
[0012] 作为优选方案，所述秸秆制备物直接作为秸秆饲料饲喂动物。
[0013] 作为另一种优选方案，所述秸秆制备物中加入配料配合成全价料。
[0014] 优选的，所述第一次汽爆分离和第二次汽爆分离前向汽爆分离机中加入的碱液为NaOH或KOH的水溶液。
[0015] 优选的，秸秆预处理包括对秸秆进行切割、除尘、水洗。
[0016] 作为优选，所述第一次汽爆分离的条件为：温度120~170℃、压力0.5~1.3MPa、时间30~50min；所述第二次汽爆分离的条件为：温度130~180℃、压力0.6~1.5MPa、时间30~80min。
[0017] 作为优选方案，步骤1）所述固渣的含水量控制在30~80%。
[0018] 优选的，对步骤1）所得半纤维素粗液进行水洗，然后采用微滤机过滤，向所得透过液中加入酒精，产生沉淀，沉淀不再增加时停止加入酒精，所得沉淀即为纯化的半纤维素。酒精可以回收。
[0019] 进一步的，所述半纤维素被进一步加工成木糖、低聚木糖、阿拉伯糖、糠醛等。[0020] 优选的，工艺过程中所产生的废水经处理后回用。
[0021] 本发明的由秸秆制备秸秆饲料的方法包括两步，第一步采用汽爆分离法（蒸汽爆破法）将秸秆中的半纤维素分离出来，并将半纤维素进一步加工成高附加值产品。第二步，提取半纤维素后的剩余料再次进行蒸汽爆破，喷放出的物料直接干燥作为秸秆饲料或者再加入其它配料制成全价料；通过压力突然释放，秸秆的组织被破坏，纤维素和木质素分离开来，解决了木质素与纤维素以非共价键形式缠绕从而阻碍纤维素的消化的问题，同时解决了表层组织的腊层与角质层阻碍酶渗透而影响消化的问题。
[0022] 本发明的有益效果为：
本发明的制备秸秆饲料的方法，工艺流程短，高效，适于产业化应用；生产过程环境友好，且生产过程中的废水经处理后回用，节约资源；除了获得秸秆饲料外还获得半纤维素及半纤维素的下游产品，附加值高；本发明方法获得的秸秆饲料，营养价值高，且富含低聚木糖及小分子有机酸，可提高饲养动物的免疫力并有助于反刍动物的瘤胃消化、合成；由于蒸汽爆破破坏了秸秆的组织，木质素不再与纤维素结合，纤维素独立存在于秸秆饲料中，从而提高了饲养动物对秸秆饲料的消化率。
具体实施方式
[0023] 实施例1
一种利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法，包括以下步骤：
1）称取500kg玉米秸秆，对玉米秸秆进行切割、除尘、水洗。
[0024] 2）提取半纤维素
将经预处理的玉米秸秆置于汽爆分离机中，向汽爆分离机中加入50kg质量分数为6%的氢氧化钠溶液，封闭分离机并通入蒸汽，对秸秆进行第一次汽爆分离；第一次汽爆分离的条件为：温度140℃、压力1.5MPa、时间40min；第一次汽爆分离完毕后，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为半纤维素粗液，收集固渣（固渣的含水量控制在30%）。[0025] 3）制取秸秆制备物
将步骤1）所得固渣置于汽爆分离机中，加入50kg质量分数为8%的氢氧化钠溶液，封闭汽爆分离机并通入蒸汽，对步骤2）所得固渣进行第二次汽爆分离；第二次汽爆分离的条件为：温度150℃、压力1.7MPa、时间60min；第二次汽爆分离完毕后，对喷放出的物料直接干燥制得420kg秸秆制备物（含水量12%）。秸秆制备物直接作为秸秆饲料饲喂动物。[0026] 经检测，本实施例制得的秸秆制备物的指标如下：
营养指标：12%水、8%灰分、7%蛋白质、总糖70%（总糖中寡糖占15%、纤维素占20%、木质素占30%）。
[0027] 保健指标：低聚木糖8mg/kg、有机酸10mg/kg。
[0028] 能量指标：消化能1576千卡/吨。
[0029] 微生物指标：未检出致病菌。
[0030] 4）对步骤1）所得半纤维素粗液进行水洗，然后采用微滤机过滤，向所得透过液中加入酒精（酒精可以回收），产生沉淀，沉淀不再增加时停止加入酒精，所得沉淀即为纯化的半纤维素。经纯化的半纤维素被进一步加工成木糖、低聚木糖、阿拉伯糖、糠醛等。[0031] 5）前面四个步骤产生的废液（废水）经处理后回用。
[0032] 实施例2
一种利用汽爆技术高效制备秸秆饲料的方法，包括以下步骤：
1）称取500kg玉米秸秆，对玉米秸秆进行切割、除尘、水洗。
[0033] 2）提取半纤维素
将经预处理的玉米秸秆置于汽爆分离机中，向汽爆分离机中加入100kg质量分数为2%的氢氧化钠溶液，封闭分离机并通入蒸汽，对秸秆进行第一次汽爆分离；第一次汽爆分离的条件为：温度130℃、压力1.3MPa、时间50min；第一次汽爆分离完毕后，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为半纤维素粗液，收集固渣（固渣的含水量控制在40%）。[0034] 3）制取秸秆制备物
将步骤1）所得固渣置于汽爆分离机中，加入80kg质量分数为5%的氢氧化钠溶液，封闭汽爆分离机并通入蒸汽，对步骤2）所得固渣进行第二次汽爆分离；第二次汽爆分离的条件为：温度140℃、压力1.5MPa、时间50min；第二次汽爆分离完毕后，对喷放出的物料直接干燥制得413kg秸秆制备物（含水量8%）。秸秆制备物直接作为秸秆饲料饲喂动物。[0035] 4）对步骤1）所得半纤维素粗液进行水洗，然后采用微滤机过滤，向所得透过液中加入酒精（酒精可以回收），产生沉淀，沉淀不再增加时停止加入酒精，所得沉淀即为纯化的半纤维素。经纯化的半纤维素被进一步加工成木糖、低聚木糖、阿拉伯糖、糠醛等。
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