农作物秸秆是牛羊等反刍动物的重要饲料资源,如何开发和利用这一资源,使之饲料化和产业化,是发展国民经济的重大战略措施。1996年7月农业部公布了《关于1996-2000年全国秸秆养畜过腹还田项目发展纲要》,这对秸秆资源的开发利用起到了促进作用。但由于农作物秸秆含粗纤维较多,蛋白质少,适口性差,消化率低,并且不利于贮藏、运输和保管,有一定的局限性,这在很大程度上制约了其产业化发展。
农作物秸秆其实也是一种很好的资源,如果可以其中回收经
秸秆粉碎机粉碎然后再经过
秸秆压块机、
秸秆颗粒机、饲料颗粒机压制成生物质燃料饲料供燃烧和牲畜食用不是也是一个两全其美的方法么,而且,如果拿到外面销售老百姓也可以增加收入。
解决秸秆饲料化和产业化的有效途径之一,是将秸秆压制成块,它具有以下优点:①能最大限度地保存秸秆的营养成分,减少养分流失。②便于贮存运输。秸秆经压块处理后密度提高,一般在400kg/m3—800kg/m3范围内。由于密度大,不易起火,有利于安全存贮,成品秸秆块含水率低于15%,可长期贮存。③便于机械化作业。压块机生产效率时产在1. 5t~2.0t,适于规模化生产。可机械化饲喂,给饲方便。④配饲方便。可根据饲喂对象的饲养标准,按科学配方,生产出适合于不同生长阶段的块状饲料。⑤提高饲养效果。饲喂块状饲料,牲畜难以自由择食,采食剩余物少,提高饲料的利用率。同时因摄取的营养均衡,提高增重率或产奶量。
1、秸秆压块的工作过程
1.1 切碎 用铡草机将秸秆切成长度为2. 5cm~3. 5cm的碎段。
1.2 调湿用烘干机烘干或用喷水搅拌机加湿,将秸秆的含水率控制在12%~18%范围内。
1.3 喂料用喂料器将碎秸秆均匀7喂人压块机。
1.4 压块环模压块机由环模和单滚轮构成,环模壁上有模孔,秸秆进入环模后,受挤压滚轮的强制挤压并通过模孔成形。
1.5 输送 用输送带将压制的成品输送至下一工序。
2、环模秸秆压块机的结构
秸秆压块机是秸秆块状饲料生产机组的核心设备,它主要由喂料斗、永磁除铁器、机体外壳筒、主轴体、主轴偏心体、偏心压轮、环模、主轴端盖体和集料外罩、出料口、底座等组成。
2.1 喂料斗 沿机体外壳筒弧线方向配置的斗状喂料口,经铡短或揉碎的秸秆物料经此口进入压块机内。
2.2 永磁除铁器 配置在喂料斗侧壁上的永磁板,是防止物料中夹带的铁物质进入机器内的最后关口,以免机械受损。
2.3 机体外壳筒压块机的机体外壳,支撑整个机身,配置主轴体、环模和端盖体,内壁配有不等螺距的螺带,与主轴体配合承担向环模腔输送物料的功能。
2.4 主轴体 压块机内脏,配置偏心体和偏心压轮,外壁设置单螺带,起强制喂料作用。
2.5 主轴偏心体主要支撑和保持偏心压轮,自身转动时带动偏心压轮工作。
2.6 偏心压轮压块机压块施压的直接工作部件,它在环模的沟槽内切滚动,使沟槽内的物料压入环模孔中,它每公转一周则完成一次挤压动作。
2.7 环模压块机的核心部件,是由特殊合金制成的单列,45方孔的整体环模,偏心压轮在环模中公转和摩擦自转,将物料压进环模孔中成形。
2.8 主轴端盖体支撑主轴体,固定环模组成压块机机头。
2.9 集料外罩及出料口 安装在压块机机头上的外罩,它使从环模孔中挤出的饲料块折断并收集至出料口排出。
3、环模秸秆压块机的工作原理
秸秆饲料压块机其主要工作原理不同于常见的饲料颗粒机,它的主要工作部件是由固定的单列方模孔的环模和转动的单一偏心压轮组成。秸秆经铡短(长2. 5cm~3.5cm)或揉碎丝后的散状物料经喂料口进入带有不等螺距的内外螺带的机体腔仓中,随着主轴体的转动将物料推至环模腔中,并布满环模沟槽,由沿着环模沟槽内切公转和摩擦自转的偏心压轮将物料挤压进环模孔中(图1)
压块机主轴体与偏心压轮有一定的偏心距形成主轴体的旋转扭力臂,偏心压轮的半径形成了传动扭力臂,主轴体的动力作用点在偏心压轮的轴心上形成主轴圆周力。根据平行四边形力分解原理,当主轴扭力臂与偏心压轮扭力臂形成一定的夹角时,随着主轴体的转动,偏心压轮公转,两个力臂夹角愈来愈小,主轴动力作用点上的圆周力也随之转移到两个力臂上且越来越大;当两个力臂夹角成1800时,作用点的圆周力完全转移到两个力臂上,根据作用力和反作用力原理,偏心压轮的轮缘上产生对物料的最大挤压力;当主轴转速设定后便形成了压轮的挤压冲量,从而使物料挤入(射入)模孔中。偏心压轮每完成一次公转周期就将布满环模沟槽内的物料挤压入模孔内,从而形成了饲料块的一个压层。随着物料的不断喂入和偏心压轮的公转和自转便接连不断地形成无数个物料压层,前赴后继地挤入模孔中,通过模孔后便形成了饲料块。
4、秸秆压块的成形机理
秸秆饲料压块技术关键是物料的挤出与成形,挤出与成形是一对即对立又统一的矛盾,物料能否挤出是前提,挤出后能否成形是关键。影响挤出和成形的因素很多,且错综复杂如功率、转速、偏心距、压轮半径、环模直径、模孔形状、规格、深度、环模沟槽深度、环模孔的粗糙度、物料类型、含水率等等,只有这些影响因素达到协调统一时,挤出和成形才能达到同步。其机理如下所示。
秸秆饲料块的挤出和成形主要是靠偏心压轮的滚动挤压力来完成的,它取决于动力功率的适配、主轴转速、环模直径、偏心距及偏心压轮半径的大小。而标定偏心压轮挤压力大小又要根据能否克服物料在模孔中形成的摩擦阻力,物料粘滞阻力和物料纤维弹力。物料在模孔中的摩擦阻力的大小由模孔内表面大小和深度决定。当模孑L形状和尺寸确定时,则模孔深度是影响物料块挤出和成形的决定因素,物料的类型和含水率是准决定因素,模孔深度小则物料挤出容易但成形率低或不成形;模孔深度大则物料容易成形但挤出困难甚至堵塞弊车,模孔深度又决定物料在模孔中通过的时间,即物料滞留时间,经实验表明当模孔深度为模孔横截面周长的1. 04次幂时物料挤出与成形才能达到协调统一。当模孔深度确定后,物料的含水率直接影响到秸秆物料在模孔中的范性形变和弹性形变。秸秆中所含水分也是秸秆中含有的淀粉、糖、蛋白质的溶剂,在成形过程中,这些营养物质起粘合剂作用。通过实验确定秸秆含水率在12%~18%时其成形率最佳,而低于或高于这个域值时则成形率低或不成形。
秸秆物料的成形其主要机理是秸秆所固有的弹性形变和范性形变,秸秆在受挤压下内部应力超过秸秆纤维的弹性限度。当经过一段时间(约10s)后,挤压力消除后秸秆不能完全恢复其原来的形状大小,即出现范性形变,加之秸秆中的水分、淀粉、糖类、蛋白质在高温下形成粘合剂,使已经受压的相互牵扯交织的秸秆纤维粘合在一起,便形成了不易松散的秸秆饲料块。另外压轮、环模、物料三者的挤压摩擦产生的温度(90℃~120℃)也有助于物料的范性形变和粘合作用。
5、结论
秸秆压块技术是一种新的粗饲料加工方法,采用这一技术生产的秸秆块状饲料其体积可缩小为近原来的l/10,储运成本降低70%。秸秆在高温高压下挤压成形并不只是物理形态上的改变,也能使秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素的镶嵌结构部分受到破坏,利于瘤胃消化液浸蚀渗透作用。通过压块使秸秆中的粗纤维消化率提高了25%,饲料块带有浓郁的糊香味和口感甜度,适口性明显提高。经饲养试验表明饲喂肉牛日增重提高15%,奶牛产奶量提高16. 4%,乳脂率提高0.2%。利用以玉米秸为主的多种类粗饲料配合预混精料、添加生物复合酶或秸秆营养转化通过压块机压块可制成反刍家畜的全日粮混合饲料,其营养价值、饲喂效果都超出传统的精粗料分别饲喂的效果。