秸秆发酵饲料加工标准化生产技术的研究与应用可行性研究报告.doc

秸秆发酵饲料加工标准化生产技术的研究与应用摘要：本研究主要描述以秸秆为主要原料，采用微生物发酵技术，通过标准化发酵饲料厂转化为发酵饲料，实现秸秆发酵饲料标准化生产的意义及实践效果，可使目前养殖业的饲料成本降低30%以上，并生产出高品质的畜产品，也是是解决人畜争粮矛盾的有效途径之一。一、秸秆发酵饲料标准化生产技术研究的必要性1.国内外秸秆生物发酵饲料概况、发展趋势及存在问题1.1 国内外秸秆生物发酵饲料概况世界上最丰富的多糖物质是纤维素，全球天然纤维素年产量在100500亿t左右（冀凤杰，2002）。我国的纤维素资源极为丰富，每年秸秆产量在5.7亿t，占世界秸秆总产量的20%30%，稻草、小麦秸和玉米秸是我国三大农作物秸秆，也是世界各国的主要秸秆。现阶段我国每年粮食需求量约为5.2亿t，粮食总产量4.9亿t（王建华等，2001），供需间还有缺口，目前的实际情况是人畜共粮、粮饲不分，面临着粮饲供需矛盾的双重压力。据全国饲料工业办公室预测，到2010年、2020年，全国能量饲料资源缺口分别为4300万t和8300万t，蛋白质饲料缺口分别为3800万t和4800万t（卢良恕等，1995）。然而农作物秸秆作为一种非竞争性资源，在我国用作饲料的不足10%（冀凤杰，2002）。如果能充分、有效的利用这些资源，将成为缓解当今人类面临的“粮食、能源、环境”三大危机，以及实现农业可持续发展的重要途径之一。但由于秸秆饲料粗纤维含量高，蛋白质、可利用矿物质含量低，畜禽消化率低，适口性差，因而限制了它的应用，在饲喂动物时必须进行预处理。纵观秸秆饲料工业的发展，已经走过了三个阶段青贮、氨化及目前正在兴起的生物发酵处理。1.2 秸秆发酵饲料国内外发展水平及发展趋势农作物秸秆在自然条件下是一种劣质饲料，其特点是：蛋白质含量低，而且品质不佳；粗纤维含量高，其中不易被家畜消化的木质素含量较高，有些秸秆质地粗硬，适口性差，采食率极低。提高秸秆饲用价值的实质，就是在以秸秆为日粮基础成分的情况下为瘤胃微生物的生长繁衍提供适宜条件。常用的方法主要有物理处理、化学处理、微生物处理及改进日粮搭配。我国目前主要采取秸秆青贮和秸秆氨化两项成熟的技术处理秸秆。由于秸秆青贮受季节限制，饲料中有益菌群单一，蛋白质含量低，而且因为酸度较低，在取料时很容易造成“二次发酵”，即霉菌感染，使外层青贮料发黑、发霉，不能喂牲畜而浪费掉；同时，青贮若以农作物秸秆为原料，有时要以牺牲籽实的收成为代价。而秸秆氨化成本较高，成熟后若一次使用不完，往往发霉变质，而且饲喂量太大时易引起氨中毒，适口性差，与农业争肥。时至2000年，全国氨化秸秆仅占秸秆资源的0.85%，青贮占全国青贮资源的4%，绝大部分秸秆被浪费。秸秆发酵饲料具有成本低、消化率高、适口性好、秸秆来源广泛、制作季节长、保存期长、不争农时、无毒无害、制作简便、蛋白质含量高、营养成分丰富的特点，它部分消除了青贮、氨化的不足，改善了秸秆的柔软性和适口性，提高了安全性，成为当前最具应用潜力和发展前景的秸秆发酵饲料生产技术。1.2.1秸秆发酵饲料能降低养殖成本，获取良好的经济效益。用秸秆发酵饲料来养畜，并不是不喂精饲料，只是把秸秆通过科学的加工处理，提高秸秆的营养价值和消化率，改善其适口性，用以替代牧草和少量精饲料，以最小的投入换取最大的效益。1.2.2秸秆发酵饲料实现了资源的充分利用我国可以制作发酵饲料的秸秆资源十分丰富，收获了粮食后的各类禾本科作物，如麦秸、稻草、玉米秸、高粱秸、棉秸以及豆科秸秆、薯藤、无毒野草等都可以用来制作微生物发酵饲料。这些秸秆只要通过科学合理的处理，就可以得到充分的利用。1.2.3秸秆过腹还田，增加土壤中的养分含量农作物的秸秆若不通过过腹还田，直接被翻到土壤里，由于秸秆里的有机质和钾的含量较多，而氮和磷的含量较少，埋在土壤中要经过相当长的时间才能分解，尤其是含量高达70%80%的纤维素、半纤维素要经过数月才能分解，含量占10%15%的木质素要经过数年完成，因此不但不能及时为土壤提供营养，反而在分解过程中与作物争氮肥。此外，秸秆在土壤潮湿厌氧环境中还能产生大量对植物幼芽有害的物质，能抑制植物根系和幼苗的生长。但秸秆经过牲畜过腹还田，其分解的速度就快得多了，而且能较快地增加土壤中的养分含量。过腹还田还可以杀灭秸秆上的一些作物害虫、杂草种子，对下一年作物生长很有好处。1.2.4秸秆资源充分利用可减轻环境污染大量秸秆过腹还田，不仅降低了农产品成本，提高市场竞争力，促进农业增产，减少生态灾害的发生几率，也减轻了焚烧秸秆所引起的大气污染。由于焚烧秸秆，烟雾造成一些机场航班不能正常起降，高速公路汽车“追尾”，酿成严重交通障碍和恶性事故。这种日益严重的秸秆焚烧已引起国家领导人的高度关注，中央六部委早已发文明令禁烧，但仍屡禁不止，主要原因是剩余秸秆暂时还没有找到更多的出路。因此，发展秸秆生物发酵饲料既有生态效益，又有经济效益和社会效益，一举多得。1.3秸秆发酵饲料发展过程中存在问题早在20世纪70年代，国内外学者就开始研究秸秆的微生物发酵方法，以提高其饲用价值。目前，美、日、欧洲、中南美洲、东南亚等地均在使用，并有推广普及的趋势。我国自20世纪90年代以来，国内一些企业和科研部门在农作物秸秆生物发酵饲料生产技术做了大量研究工作，并取得了可喜的进展和一定的成果。 然而，秸秆生物发酵饲料既然有那么多好处和优势，政府畜牧主管部门领导和养殖企业也都非常认可，为什么至今还没有普及该项技术。我们经过近一年的研究，秸秆生物发酵饲料还存在以下问题：1.3.1 制作发酵饲料所使用的菌种质量及秸秆发酵饲料无抗生素饲料配伍问题；1.3.2 新鲜秸秆加工粉碎细度、含水较高饲料如何混合、发酵饲料包装、打包及运输等问题；1.3.3 冬天温度低饲料不发酵问题；1.3.4 现在制作发酵饲料采用分散粗放式、家庭作坊式人工操作，只适合中小型养殖户，形成不了产业化、规模化和标准化；1.3.5 很难普及分散家庭式发酵技术及专业加工设备购置问题；1.3.6 政府引导及政策扶持问题。以上问题是制约秸秆发酵饲料发展的关键问题，秸秆发酵饲料加工国家没有统一的技术标准和生产标准，也是我们研究本项目的根本原因所在。2.秸秆发酵饲料符合国家产业政策，创新秸秆发酵饲料加工标准化生产技术更有利于推广和普及。2.1发展秸秆生物发酵饲料符合国家产业政策1996年国务院1996-2000年全国秸秆养畜过腹还田发展纲要中秸秆发酵已正式列为成熟技术向全国推广，党中央和国务院又把“利用农作物秸秆开发节粮型饲料发展畜牧生产”定为我国今后饲料和养殖业的发展方向。在当前饲料及养殖行业存在着市场动荡幅度大、人畜争粮的矛盾突出、大量秸秆资源没有得到合理的开发利用、畜禽产品的化学品投入高和食品安全潜在威胁程度大等突出问题的现状下，利用农作物秸秆发酵制作饲料符合科学发展观的宏大前提，符合国家行业政策，能够变废为宝，降低饲料成本，增加养殖效益，消除环境污染，减少疾病发生，生产安全、绿色无公害畜禽产品。对保障人类健康，促进生态循环，实现农业循环经济和产业化发展，促进社会的和谐发展都具有十分重要的现实意义和深远的历史意义。充分有效地利用农作物秸秆资源，将成为缓解当今人类面临的粮食、能源、环境三大危机，从根本上解决人畜争粮的矛盾，实现循环经济和农业可持续发展的重要途径之一，也对养殖业和环保业都将有重大的意义。为此，加强秸秆发酵饲料标准化生产技术理论研究和应用研究，将为秸秆资源和微生物资源的开发利用提供广阔的前景。2.2创新秸秆发酵饲料标准化生产技术有利于推广和普及在当前全球经济形势不容乐观，畜产品出口市场受到严重影响，畜禽价格急剧不稳定，养殖业饲料成本持续高涨情况下，养殖利润空间趋低，如何利用高科技技术来节约粮食饲料，降低养殖成本，提高肉蛋奶等食品品质，成为当前养殖业急需解决的重大课题，也是研究秸秆发酵饲料标准化生产技术的意义所在。本技术主要创新点是：秸秆发酵饲料加工从分散粗放式、家庭作坊式制作转变成规模化、标准化饲料加工厂生产。应用标准化生产技术加工秸秆生物发酵饲料，对养殖业降低饲养成本，生产绿色安全畜产品，解决人畜争粮、保障人类健康，促进生态循环和社会发展，实现循环经济和农业循环产业，具有十分重要的现实意义和深远的历史意义。二、秸秆发酵饲料标准化生产技术研究内容和预期成果我公司联合全国高科技农业循环产业发展中心微生物研究所、全国高科技农业循环产业发展中心青岛工作站、北京绿达源科技有限公司等多位长期从事微生物学应用研究的专家教授和畜牧养殖业的资深专家，在借鉴国内外成功经验的基础上，经过近一年试验研究，利用由全国高科技农业循环产业发展中心微生物研究所研发技术，北京绿达源科技有限公司生产植物茎秆皮壳发酵制作绿色无公害生态饲料的复合微生物菌种，研究秸秆生物发酵饲料标准化生产技术与应用。该研究以微生物发酵秸秆技术为基础，根据动物微生态学和营养学原理，结合微生物菌群及生物昆虫等营养成分，利用农作物的茎秆皮壳、食品加工厂的下脚料、荒山薄地种植的牧草、废弃的蔬菜麸皮养殖的昆虫及其副产品等原料，通过微生物发酵，应用秸秆生物发酵饲料标准化生产技术，研发新一代集营养、防病、省料、生态四效于一体的高效全营养秸秆生物发酵节粮饲料，应用于畜禽生产中。1. 研究标准化生产技术内容和重点解决的关键问题标准化生产技术研究内容：设计工艺流程、制定技术标准、研发配套秸秆生物发酵饲料使用的无抗生素核心饲料及预防和治疗疾病使用的微生态产品等。重点解决新鲜秸秆粉碎细度及生产量、鲜饲料混合、冬天难发酵、包装及运输等问题。1.1 主要技术指标： 新鲜秸秆粉碎2-3吨/时、细度20-30目；每次8-10分钟混合0.5吨；每小时40kg/代打包2-3吨、包装袋内用8-12s塑料袋，外用普通编织袋等。 1.2 主要经济指标： 设计单厂两条生产线年产能5万吨，解决2-3个乡镇近30万亩农作物秸秆资源，辐射周边30-50km，满足20万头生猪饲料，以每头猪节约200元计算，养猪户年节约4000万元，项目累计销售收入5000万元。 1.3预计项目实施中在每3-5个乡镇可带动一个发酵饲料加工厂，每个加工厂会带动20-30个规模养殖场或养殖专业合作社。 1.4为了加快秸秆发酵饲料技术的普及，邀请有关专家对养猪户和秸秆发酵饲料厂技术人员、营销人员、售后服务等团队进行定期培训、观摩、试验等工作。2. 标准化生产技术预期成果和提供方式、推广应用预测2.1发展秸秆生物发酵饲料预期成果2.1.1 秸秆生物发酵饲料是低成本健康养殖的最佳出路多少年来，大批专家学者及不少企业都在为养殖业的健康和降低成本作不懈的努力。按照现代养殖模式，配合饲料得到大规模应用之后，养殖业成本降低的空间就已经变得十分狭小，很多技术的改进和新产品的使用换来的却又是环境的破坏和食品安全性的大大降低，为不法分子非法牟利提供了机会，但却给人类健康带来了极大的威胁。要想彻底解决养殖业的成本，并提供一条健康环保的养殖之道，必须从根本上解决饲料原料资源的问题，同时也必须有新的革命性技术注入这个行业。经过近年来的研究，我们认为：微生物发酵技术是综合性解决上述这些问题的理想选择。2.1.2 生物发酵饲料是农作物秸秆资源利用的最理想途径目前，用植物的秸秆资源作为燃料或通过处理作为肥料还田达到了循环利用，然而，用其制作燃料燃烧值太低，且易造成环境二次污染；而用其作肥料就地还田虽然在一定程度上能起到秸秆的循环利用，但是，要使植物秸秆得到较为理想的降解，必须将其进行机械处理，这对于山区来说可操作性不强，而且使用效率不高，从经济效益上核算并不十分明显。将农作物秸秆等废弃的廉价产品通过复合益生菌的发酵可作为益生菌的载体，其发酵体作为饲料使用，则可以更加充分有效地发挥益生菌的功效，提高这些廉价产品的营养价值，代替大量粮食来源的饲料，补充动物体内益生菌群数量，大大降低饲料成本，降低养殖业发病率和死亡率。实践证明，发酵饲料的使用能使养殖业效益提高20-30%，这在当前养殖业处于亏损边缘的现状下，可使养殖业扭亏为盈，大大提高养殖户的积极性，这不仅仅解决了一些废弃物浪费、污染的问题，也将为保持养殖业健康、稳定地发展起到很重要作用，同时发酵饲料能为社会提供更安全的食品。因此，无论从经济效益还是社会效益上看，发酵饲料技术都是植物茎秆皮壳资源利用的一条最理想途径。2.2普及标准化生产技术方式秸秆发酵饲料标准化生产技术可通过技术合作、加盟、联营、无偿扶持、提供产品等多种形式普及，让更多的农民都受益。2.3标准化生产技术推广应用预测秸秆生物发酵饲料已在即墨、胶南、平度等市区规模猪场进行试验应用。实践证明：秸秆生物发酵饲料比用传统饲料有效节约粮食用粮，至少可降低饲料成本30%，与发酵床配合使用可达50%。试验猪场生产的猪肉经权威部门检测，该无任何抗生素和农药残留，所有指标均达到国家绿色猪肉标准，并且绝大部分指标远远超过国家标准的要求，被称为“生态猪肉”，经熟加工后肉块不懈，口味纯正，瘦而不柴，肥而不腻。所有品尝过这种“生态猪肉”的专家和领导、同行、朋友都不绝口地为之赞叹。经预测：秸秆发酵饲料标准化生产技术研究成功后，应用畜禽生产中为缓解我市粮食紧缺起着积极作用，将从根本上解决人畜争粮的矛盾，促进养殖业发展，给饲料业和畜牧业带来一次新的革命，也为生产绿色安全畜产品开辟了一条新的途径。三、秸秆饲料生物发酵原理及标准化生产技术方案1. 秸秆饲料生物发酵原理秸秆生物发酵饲料的原理是：利用有益微生物（益生菌）自身的生长繁殖和代谢活动，合成与分泌纤维素分解酶、蛋白酶等酶系，将农作物秸秆（包括玉米秸秆、稻草、麦秸、油菜秸秆、稻壳、红薯藤蔓、花生藤等）中不易被动物消化吸收的纤维素、半纤维素等物质有效降解为能够被动物消化吸收的小分子糖类，如葡萄糖、果糖等；同时经过特殊的微生物转化，合成多种氨基酸、菌体蛋白、脂肪酸及维生素等生理活性物质，产生醇、酸、酯等风味物质，改善秸秆的适口性和营养价值，满足畜禽动物对能量和各种营养物质的需要，生物学效价进一步提高。农作物秸秆经过微生物发酵处理后，可被畜禽直接取食利用，提高消化利用率，增强动物机体的免疫力和抗应激能力。1.1秸秆饲料发酵后产生大量菌体蛋白，使秸秆饲料中的蛋白质、维生素、氨基酸等含量得到提高，并产生醇、酸、酯等风味物质，改善秸秆饲料适口性，提高营养价值。1.2 秸秆饲料发酵后的有益菌群分泌较多的活性物质，并产生大量的免疫球蛋白，能增强动物机体的免疫力和抗应激能力，降低由病原菌引起的各种胃肠道、呼吸道及由于高温引起的热应激等疾病，为社会提供更安全的畜产品。1.3 发酵饲料中的淀粉、纤维素、蛋白质等复杂的大分子有机物，由益生菌群吸收后产生易于被动物消化吸收的低聚糖、单糖、双糖和多种氨基酸等小分子物质，提高粗饲料转化率，减少精饲料用量，降低养殖成本。1.4 发酵饲料对家畜机体内因饲料霉变等原因引起的沉积毒素，具有极强的分解作用，可使粪便中氨气、硫化氢等气体的浓度大大下降，无臭味，使养殖环境得到明显改善1.5 秸秆发酵饲料被养殖业利用，可节省大量粮食，不仅解决了农作物茎秆皮康的资源浪费及食品加工厂下脚料的污染问题，也解决了“人畜争粮”问题，同时为保持养殖业健康稳定地发展起到很重要作用。2. 秸秆发酵饲料标准化生产技术操作步骤2.1秸秆粉碎2.1.1选择新鲜优质的玉米秸秆、黄豆秸秆、麦草秸秆、红薯藤、油菜秸秆、花生秧、花生壳、稻壳及各种药材茎秆等农作物副产品，也可搭配食品加工厂下脚料或人工种植牧草使用。新鲜物料发酵后效果比干贮物料发酵后营养提高50%以上。单独发酵秸秆时加5%麸皮或玉米，有利于增加粘合力快速发酵。 2.1.2将新鲜秸秆放入揉搓专用粉碎机进行粉碎，需2-3人操作，配套电机15kw，每小时加工2-3吨，细度达到20-30目形成秸秆浆液。半干秸秆也可使用该机械加工，干秸秆采用普通饲料粉碎机即可加工。2.2 物料混合2.2.1 菌液制作用10公斤40摄氏度左右的温水，加500克普通红糖（糖副产品）冲释，再添加绿达源100毫升菌种及200克发酵菌种伴侣，用干净器具搅拌均匀，放置4小时左右，使菌种活化后形成菌液方可使用。制作该量菌液可发酵新鲜秸秆300公斤或干秸秆100公斤。2.2.2 物料制作用加工好的秸秆(或搭配食品厂下脚料、牧草)根据畜禽营养添加不同比例能量饲料、蛋白饲料和无抗生素预混料输送混合机中待混合。鲜秸秆折合干物质比例计算。2.2.3 物料混合将混合机内制作好的物料，采用计量式无塔供水器加水、自动加药器加菌液，边加水、边加菌液、边搅拌，8-10分钟搅拌完毕。加水多少以干湿程度要求用手紧攥刚好有水滴，但落地不能成团。混合标准要求：饲料含水50-55%，每次8-10分钟混合0.5吨、配套电机11-15kw、电机转速20-30转/分钟。一般干物料100公斤需加水50-60公斤。为了降低储存成本，迎季大量加工秸秆不需加水混合，菌液可直接通过打包机喷头喷洒在秸秆上，边边喷洒打包。选择秸秆含水量不超过60%为宜，含水量高的物料搅拌时添加干物质来调整水分，发酵秸秆水分可通过收割时间调整。 2.3打包发酵 2.3.1发酵饲料包装袋，选用40kg包装袋较好，便于搬运。内用8-12s塑料袋可循环使用，外加普通编织袋即可。2.3.2 将混合好的物料直接进入打包机装袋，每小时装袋2-3吨、配套电机15kw、需2-3人操作。现在制作选用缸贮、塑料袋贮、堆贮，还有用发酵池，这样使用极不方便，发酵器皿大使用时间长，开启次数多，拐角处容易密封不严，取出不便，造成浪费太严重。加工时养殖场工人少、没有预留加工车间，这样制作也较麻烦，养殖户就放弃使用。2.3.3将加工好的发酵物料装入发酵容器或专用袋内，用力压实，越紧越好，再将发酵物料严密封闭并避光，进行厌氧发酵。夏秋季4天左右，冬春季时间适当延长，大批迎季加工可全年饲用。2.3.4 为了解决冬春季温度低难发酵的问题，我们建议建发酵加温车间，一般车间温度保持在20以上即可，温度越高发酵时间越短。 2.4 质量标准2.4.1 发酵饲料含水量要求50-55%之间，水分过大容易造成过酸，水分过小则厌氧菌生长缓慢，物料容易发霉变质。2.4.2 感官检测：发酵成功的饲料打开散发出酸酒香味，无霉烂变质等异味，ph值4左右，看上去色泽好，柔软多汁，无霉菌生长或变黑。2.4.3发酵好的饲料在密封厌氧条件下储存，保质期至少6个月，长者可达一年以上。在每次饲喂取料后，要做好密封。严禁开口存放，防止发霉变质。 2.5 使用方法全价发酵饲料可直接饲喂，在畜禽生长阶段配合20%生物全价料或5-10%生物浓缩料育肥效果更佳；秸秆发酵饲料可替代全价料：乳仔猪、种公猪15-20%，中大猪30-40%，母猪40-60%，家禽20-30%，奶牛30-50%，其他动物也不少于30%；2.6注意事项：发酵饲料因为含大量活菌，不得与含抗生素的商品饲料混用；发酵饲料也不能用于高温造粒；当次取出的发酵料须当次喂完。饲喂发酵料要有一定的过渡期，过渡期应在7天以上为好。在过渡期内逐渐增加发酵料的比例，让畜禽有一个适应熟悉喜食发酵料的过程。3. 秸秆发酵饲料标准化生产技术可行性人工制作秸秆生物发酵饲料劳动强度大，产品计量误差高，很难形成产业化和标准化生产，更不容易普及该项技术。经试验，人为制作秸秆发酵饲料都能成功，研究秸秆发酵饲料标准化生产技术势在必行。为此，应用秸秆发酵饲料标准化生产技术，推广建立发酵饲料加工厂生产营养标准的产品，养殖户使用方便、减少劳动强度和人工生产中容易出现的问题，也是推广秸秆发酵饲料最容易、最便捷、成功率较高的方法。四、研究标准化生产技术总体安排及年度进展建立标准化秸秆发酵饲料试验厂，利用2年时间进行试验、示范并成功推广。总体工作拟计划安排如下：1. 2010年3月选址建厂或租赁工厂，进行基础建设或改造，安装设备、准备原料、调试生产，计划6月份投产；2. 2010年7月份产品正式进入市场，大力推广宣传，让更多农户接受并认可，并召开现场会向全市推广。争取10月份迎季大批加工新鲜玉米秸秆之前，让更多的大型养殖企业或有实力的客户投资建厂，尽快让全市农民都受益。3. 2011年期间，争取全市至少每3-5个农业乡镇就要建立一个秸秆发酵标准饲料加工厂，来解决秸秆浪费及污染问题，尽快形成当地循环经济龙头企业。五、标准化生产技术实现预期目标已具备的条件1研究秸秆发酵饲料技术工作基础1.1 秸秆生物发酵饲料技术已成功在即墨、胶南、平度制作使用成功，达到了利用秸秆生物发酵饲料比用传统饲料有效节约粮食用粮，至少可降低饲料成本30%，与发酵床配合使用可达50%的养殖效益。1.2我市大面积推广发酵床生态养猪，养殖户对微生物