農作物秸稈是牛羊等反芻動物的重要飼料資源,如何開發和利用這一資源,使之飼料化和產業化,是發展國民經濟的重大戰略措施。1996年7月農業部公布了《關于1996-2000年全國秸稈養畜過腹還田項目發展綱要》,這對秸稈資源的開發利用起到了促進作用。但由于農作物秸稈含粗纖維較多,蛋白質少,適口性差,消化率低,并且不利于貯藏、運輸和保管,有一定的局限性,這在很大程度上制約了其產業化發展。
農作物秸稈其實也是一種很好的資源,如果可以其中回收經
秸稈粉碎機粉碎然后再經過
秸稈壓塊機、
秸稈顆粒機、飼料顆粒機壓制成生物質燃料飼料供燃燒和牲畜食用不是也是一個兩全其美的方法么,而且,如果拿到外面銷售老百姓也可以增加收入。
解決秸稈飼料化和產業化的有效途徑之一,是將秸稈壓制成塊,它具有以下優點:①能最大限度地保存秸稈的營養成分,減少養分流失。②便于貯存運輸。秸稈經壓塊處理后密度提高,一般在400kg/m3—800kg/m3范圍內。由于密度大,不易起火,有利于安全存貯,成品秸稈塊含水率低于15%,可長期貯存。③便于機械化作業。壓塊機生產效率時產在1. 5t~2.0t,適于規模化生產。可機械化飼喂,給飼方便。④配飼方便。可根據飼喂對象的飼養標準,按科學配方,生產出適合于不同生長階段的塊狀飼料。⑤提高飼養效果。飼喂塊狀飼料,牲畜難以自由擇食,采食剩余物少,提高飼料的利用率。同時因攝取的營養均衡,提高增重率或產奶量。
1、秸稈壓塊的工作過程
1.1 切碎 用鍘草機將秸稈切成長度為2. 5cm~3. 5cm的碎段。
1.2 調濕用烘干機烘干或用噴水攪拌機加濕,將秸稈的含水率控制在12%~18%范圍內。
1.3 喂料用喂料器將碎秸稈均勻7喂人壓塊機。
1.4 壓塊環模壓塊機由環模和單滾輪構成,環模壁上有模孔,秸稈進入環模后,受擠壓滾輪的強制擠壓并通過模孔成形。
1.5 輸送 用輸送帶將壓制的成品輸送至下一工序。
2、環模秸稈壓塊機的結構
秸稈壓塊機是秸稈塊狀飼料生產機組的核心設備,它主要由喂料斗、永磁除鐵器、機體外殼筒、主軸體、主軸偏心體、偏心壓輪、環模、主軸端蓋體和集料外罩、出料口、底座等組成。
2.1 喂料斗 沿機體外殼筒弧線方向配置的斗狀喂料口,經鍘短或揉碎的秸稈物料經此口進入壓塊機內。
2.2 永磁除鐵器 配置在喂料斗側壁上的永磁板,是防止物料中夾帶的鐵物質進入機器內的最后關口,以免機械受損。
2.3 機體外殼筒壓塊機的機體外殼,支撐整個機身,配置主軸體、環模和端蓋體,內壁配有不等螺距的螺帶,與主軸體配合承擔向環模腔輸送物料的功能。
2.4 主軸體 壓塊機內臟,配置偏心體和偏心壓輪,外壁設置單螺帶,起強制喂料作用。
2.5 主軸偏心體主要支撐和保持偏心壓輪,自身轉動時帶動偏心壓輪工作。
2.6 偏心壓輪壓塊機壓塊施壓的直接工作部件,它在環模的溝槽內切滾動,使溝槽內的物料壓入環模孔中,它每公轉一周則完成一次擠壓動作。
2.7 環模壓塊機的核心部件,是由特殊合金制成的單列,45方孔的整體環模,偏心壓輪在環模中公轉和摩擦自轉,將物料壓進環模孔中成形。
2.8 主軸端蓋體支撐主軸體,固定環模組成壓塊機機頭。
2.9 集料外罩及出料口 安裝在壓塊機機頭上的外罩,它使從環模孔中擠出的飼料塊折斷并收集至出料口排出。
3、環模秸稈壓塊機的工作原理
秸稈飼料壓塊機其主要工作原理不同于常見的飼料顆粒機,它的主要工作部件是由固定的單列方模孔的環模和轉動的單一偏心壓輪組成。秸稈經鍘短(長2. 5cm~3.5cm)或揉碎絲后的散狀物料經喂料口進入帶有不等螺距的內外螺帶的機體腔倉中,隨著主軸體的轉動將物料推至環模腔中,并布滿環模溝槽,由沿著環模溝槽內切公轉和摩擦自轉的偏心壓輪將物料擠壓進環模孔中(圖1)
壓塊機主軸體與偏心壓輪有一定的偏心距形成主軸體的旋轉扭力臂,偏心壓輪的半徑形成了傳動扭力臂,主軸體的動力作用點在偏心壓輪的軸心上形成主軸圓周力。根據平行四邊形力分解原理,當主軸扭力臂與偏心壓輪扭力臂形成一定的夾角時,隨著主軸體的轉動,偏心壓輪公轉,兩個力臂夾角愈來愈小,主軸動力作用點上的圓周力也隨之轉移到兩個力臂上且越來越大;當兩個力臂夾角成1800時,作用點的圓周力完全轉移到兩個力臂上,根據作用力和反作用力原理,偏心壓輪的輪緣上產生對物料的最大擠壓力;當主軸轉速設定后便形成了壓輪的擠壓沖量,從而使物料擠入(射入)模孔中。偏心壓輪每完成一次公轉周期就將布滿環模溝槽內的物料擠壓入模孔內,從而形成了飼料塊的一個壓層。隨著物料的不斷喂入和偏心壓輪的公轉和自轉便接連不斷地形成無數個物料壓層,前赴后繼地擠入模孔中,通過模孔后便形成了飼料塊。
4、秸稈壓塊的成形機理
秸稈飼料壓塊技術關鍵是物料的擠出與成形,擠出與成形是一對即對立又統一的矛盾,物料能否擠出是前提,擠出后能否成形是關鍵。影響擠出和成形的因素很多,且錯綜復雜如功率、轉速、偏心距、壓輪半徑、環模直徑、模孔形狀、規格、深度、環模溝槽深度、環模孔的粗糙度、物料類型、含水率等等,只有這些影響因素達到協調統一時,擠出和成形才能達到同步。其機理如下所示。
秸稈飼料塊的擠出和成形主要是靠偏心壓輪的滾動擠壓力來完成的,它取決于動力功率的適配、主軸轉速、環模直徑、偏心距及偏心壓輪半徑的大小。而標定偏心壓輪擠壓力大小又要根據能否克服物料在模孔中形成的摩擦阻力,物料粘滯阻力和物料纖維彈力。物料在模孔中的摩擦阻力的大小由模孔內表面大小和深度決定。當模孑L形狀和尺寸確定時,則模孔深度是影響物料塊擠出和成形的決定因素,物料的類型和含水率是準決定因素,模孔深度小則物料擠出容易但成形率低或不成形;模孔深度大則物料容易成形但擠出困難甚至堵塞弊車,模孔深度又決定物料在模孔中通過的時間,即物料滯留時間,經實驗表明當模孔深度為模孔橫截面周長的1. 04次冪時物料擠出與成形才能達到協調統一。當模孔深度確定后,物料的含水率直接影響到秸稈物料在模孔中的范性形變和彈性形變。秸稈中所含水分也是秸稈中含有的淀粉、糖、蛋白質的溶劑,在成形過程中,這些營養物質起粘合劑作用。通過實驗確定秸稈含水率在12%~18%時其成形率最佳,而低于或高于這個域值時則成形率低或不成形。
秸稈物料的成形其主要機理是秸稈所固有的彈性形變和范性形變,秸稈在受擠壓下內部應力超過秸稈纖維的彈性限度。當經過一段時間(約10s)后,擠壓力消除后秸稈不能完全恢復其原來的形狀大小,即出現范性形變,加之秸稈中的水分、淀粉、糖類、蛋白質在高溫下形成粘合劑,使已經受壓的相互牽扯交織的秸稈纖維粘合在一起,便形成了不易松散的秸稈飼料塊。另外壓輪、環模、物料三者的擠壓摩擦產生的溫度(90℃~120℃)也有助于物料的范性形變和粘合作用。
5、結論
秸稈壓塊技術是一種新的粗飼料加工方法,采用這一技術生產的秸稈塊狀飼料其體積可縮小為近原來的l/10,儲運成本降低70%。秸稈在高溫高壓下擠壓成形并不只是物理形態上的改變,也能使秸稈中的纖維素、半纖維素和木質素的鑲嵌結構部分受到破壞,利于瘤胃消化液浸蝕滲透作用。通過壓塊使秸稈中的粗纖維消化率提高了25%,飼料塊帶有濃郁的糊香味和口感甜度,適口性明顯提高。經飼養試驗表明飼喂肉牛日增重提高15%,奶牛產奶量提高16. 4%,乳脂率提高0.2%。利用以玉米秸為主的多種類粗飼料配合預混精料、添加生物復合酶或秸稈營養轉化通過壓塊機壓塊可制成反芻家畜的全日糧混合飼料,其營養價值、飼喂效果都超出傳統的精粗料分別飼喂的效果。