（农业机械化工程专业论文）四重滚筒牧草干燥机工艺研究及附属设备设计.pdf

-11“j 目录 iyilllll1ji17118liij7ll4illl18fllf6llll 目录 中文摘要i 英文摘要i i i l 弓i 言1 1 1 苜蓿介绍l 1 2 牧草人工干燥技术2 1 2 1 牧草人工干燥设备的发展2 1 2 2 苜蓿干燥特性的研究3 1 2 3 苜蓿干燥后品质的研究4 1 2 4 苜蓿品质的评定方法6 1 3 苜蓿干草的加工7 1 3 1 草捆7 1 。3 2 草粉和草颗粒7 1 3 3 苜蓿叶蛋白7 1 4 研究目的与意义8 1 5 研究内容8 2 材料与方法9 2 1 仪器设备与试验方法9 2 1 1仪器设备9 2 1 2 试验装置9 2 1 3 试验基本流程l o 2 2 测定指标1 0 2 3 测定方法1 l 2 3 1 水分( m c ) 的测定方法1 l 2 3 2 粗蛋白( c p ) 的测定方法1 2 2 3 3 中性洗涤纤维( n d f ) 的测定方法。1 2 2 3 4 酸性洗涤纤维( a d f ) 的测定方法。1 3 2 3 5 灰分( a s h ) 的测定方法。1 4 2 3 6 钙( c a ) 的测定方法1 4 2 3 7 磷( p ) 的测定方法1 6 2 4 试验参数选择1 7 2 4 1 喂入率的选择1 7 2 4 2 热风流量的选择1 7 2 4 3 滚筒转速的选择1 8 3 滚筒干燥机苜蓿干燥特性的研究1 9 3 1 各因素对干燥速率的影响1 9 3 1 1 喂入率对干燥速率的影响1 9 i，0l卜0 东北农业大学工学硕士学位论文 3 1 2 热风流量对干燥速率的影响2 0 3 1 3 滚筒转速对干燥速率的影响2 l 3 2 干燥参数对苜蓿品质的影响2 1 3 2 1 喂入率对苜蓿品质的影响2 1 3 2 2 热风流量对苜蓿品质的影响2 2 3 2 3 滚筒转速对苜蓿品质的影响。2 3 3 3 对比试验。2 4 3 4 d 、结2 5 4四重滚筒干燥机的苜蓿干燥工艺研究2 6 4 1 试验设计2 6 4 2 结果分析2 7 4 2 1 各因素对含水率( m c ) 的影响2 7 4 2 2 各因素对粗蛋白质( c p ) 的影响3 1 4 2 3各因素对中性洗涤纤维( n d f ) 的影响3 4 4 2 4 各因素对酸性洗涤纤维( a d f ) 的影响。3 7 4 2 5 各因素对可消化干物质( d d m ) 的影响4 0 4 2 6 各因素对干物质采食量( d m i ) 的影响4 3 4 2 7 各因素对相对饲喂价值( r f v ) 的影响4 6 4 2 8 各因素对粗灰分( a s h ) 的影响4 9 4 2 9 各因素对钙( c a ) 的影响5 0 4 2 1 0 各因素对磷( p ) 的影响5 l 4 3 工艺参数的优化及验证5 2 4 3 1 工艺参数优化。5 2 4 3 2 工艺参数验证。5 3 4 4 小结5 4 5 橡胶辊式牧草压扁机研制5 5 5 1 牧草压扁简介。5 5 5 2 设计目的及意义5 5 5 3设计的主要内容5 6 5 3 1 设计方案。5 6 5 3 2 主要参数及工作部件的选择5 6 5 3 3 压扁机工作过程5 8 5 4 橡胶辊式牧草压扁机的试验研究。6 0 5 4 i 材料与方法6 0 5 4 2 结果与分析6 l 5 4 3 小结6 2 6 结论6 3 6 1 主要结论6 3 i i ，l i i i i 卜 l l 1 2a r t i f i c i a ld r y i n gt e c h n o l o g yo ff o r a g e 2 1 2 it h ed e v e l o p m e mo f a r t i f i c i a lf o r a g ed r y i n ge q u i p m e n t 2 1 2 2 s t u d yo nd r y i n gc h a r a c t e r i s t i c so f a l f a l f a 3 1 2 3 s t u d yo nt h eq u a l i t yo f d r i e da l f a l f a 4 1 2 4m e t h o d so f a s s e s s i n gt ot h eq u a l i t yo fa l f a l f a 6 1 3 p r o c e s s i n go f d r y i n ga l f a l f a 7 1 3 1 t h e b a l e o f a l f a i f i l 7 1 3 2 g r a s sm e a la n dp a r t i c l e 7 1 3 3 l e a f p r o t e i no f a l f a l f a 7 1 4 p u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c e 8 1 5c o n t e n t sa n do f r e s e a r c h 8 2c o n t e n t sa n dm e t h o d so fr e s e a r c h 9 2 1m a t e r i a la n dm e t h o d 9 2 1 1 e x p e r i m e n t a le q u i p m e n t 9 2 1 2 e x p e r i m e n t a ls y s t e m 9 2 1 3 e x p e r i m e n t a lf l o w 1 0 2 2 e x p e r i m e n t a li n d e x s 1 0 2 3 e x p e r i m e n t a lm e t h o d s 1 1 2 3 1d e t e r m i n a t i o no f m o i s t u r ec o n t e n t 1 1 2 3 2d e t e r m i n a t i o no f c r u d ep r o t e i n 1 2 2 3 3 d e t e r m i n a t i o no f n e u t r a ld e t e r g e n tf i b e r 1 2 2 3 4d e t e r m i n a t i o no f a c i dd e t e r g e mf i b e r 。1 3 2 3 5d e t e r m i n a t i o no f a s h 1 4 2 3 6d e t e r m i n a t i o no f c a l e i u m 1 4 2 3 7d e t e r m i n a t i o no f p h o s p h o r u s 1 6 2 4 c h o o s i n gf o rt e s tp a r a m e t e r s 1 7 2 4 1 c h o o s i n gf o rf e e d i n gr a t e 1 7 2 4 2 c h o o s i n gf o rh o ta i rf l o w s 。1 7 2 4 3 c h o o s i n gf o rr o l l e rs p e e d l 8 3 s t u d yo nt h ed r y i n gc h a r a c t e r i s t i c so f t h ef o u r - f o l dr o t a r yd r y e r 1 9 3 1 e f f e c t so f d i f f e r e n tf a c t o r so nd r y i n gr a t e 1 9 3 1 1e f f e c t so f f e e d i n gr a t eo nd r y i n gr a t e 1 9 v 东北农业大学工学硕士学位论文 3 1 2e f f e c t so f r o l l e rs p e e do nd r y i n gr a t e 2 0 3 1 3e f f e c t so f h o ta i rf l o w so nd r y i n gr a t e 2 1 3 2e f f e c t so fd r y i n gp a r a m e t e r so nq u a l i t yo fd r i e da l f a l f a 2 1 3 2 1 e f f e c t so f f e e d i n gr a t eo nq u a l i t yo f d r i e da l f a l f a 2 1 3 2 2e f f e c t so f h o ta i rf l o w so nq u a l i t yo f d r i e da i f a l f a 2 2 3 2 3e f f e c t so f h o tr o l l e rs p e e do nq u a l i t yo fd r i e da l f a l f a 2 3 3 3 e x p e r i m e n tf o rc o n t r a s t 2 4 3 4s u m m a r y 2 5 4t e c h n i c a ls t u a yo nt h ef o u r - f o l dr o t a r ya l f a l f ad r y e r 2 6 4 1 e x p e r i m e n t a ld e s i g n 2 6 4 2c o n c l u s i o na n da n a l y s i s 2 7 4 2 1 e f f e c t so f d i f f e r e n tf a c t o r so nm o i s t u r ec o n t e n t 2 7 4 2 。2e f f e c t so f d i f f e r e n tf a c t o r so nc r u d ep r o t e i n 3 1 4 2 3e f f e c t so f d i f f e r e n tf a c t o r so nn e u t r a ld e t e r g e n tf i b e r 3 4 4 2 4e 仃- e c t so f d i f f e r e n tf a c t o r so na c i dd e t e r g e n tf i b e r 3 7 4 。2 5e f f e c t so f d i f f e r e n tf a c t o r so nd i g e s t i b l ed r ym a t t e r 4 0 4 2 6e 任b c t so f d i f f e r e n tf a c t o r so nd r ym a t t e ri n t a k e 4 3 4 2 7 e f i e c t so f d i f f e r e n tf a c t o r so nr e l a t i v ef e e d i n gv a l u e 4 6 4 2 8e f f e c t so f d i f f e r e n tf a c t o r so na s h 4 9 4 2 9e f f e c t so f d i f f e r e n tf a c t o r so nc a l c i u m 5 0 4 2 1 0e 恐c t so f d i f f e r e n tf a c t o r so np h o s p h o r u s 5 l 4 3 o p t i m i z a t i o nv a l i d a t i o no f p a r a m e t e r s 5 2 4 3 1 o p t i m i z a t i o no f p a r a m e t e r s 5 2 4 3 2 v a l i d a t a t i o no f p a r a m e t e r s 5 3 4 4 s u m m a r y 5 4 5r u b b e r - r o l lf l a t t e n i n gm a c h i n ed e s i g n 5 5 5 1o v e r v i e wo f f o r a g es q u a s h 。5 5 5 2 p u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo f d e s i g n 5 5 5 3m a i nc o n t e n t sa n do f d e s i g n 。5 6 5 3 1m e t h o do f d e s i g n 5 6 5 3 2 c h o o s i n gf o rp a r a m e t e r sa n dp a r t s 5 6 5 3 3 w o r k i n gp r o c e s so f t h ef l a t t e n i n gm a c h i n e 5 8 5 4 s t u d yo nr u b b e r - r o l l e rf l a t t e n i n gm a c h i n eo ff o r a g e 6 0 5 4 1m a t e r i a la n dm e t h o d 6 0 5 4 2c o n c l u s i o na n da n a l y s i s 。6 l 5 4 3 s u m m a r y 6 2 6c o n c l u s i o n 6 3 6 1m a i nc o n c l u s i o n 6 3 v i a c k n o w l e d g e m e n t 6 5 r e f e r e n c e s 6 6 p u b l i s h e dp a p e ri nt h ep e r i o do fm a s t e re d u c a t i o n 7 2 v i i 一 j i 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得一 ( 洼；翅遗查墓丝霞要挂型主明的：奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证 书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：王建楚 日期：3 0 o 月幻日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解 密后适用本授权书) 学位论文作者签名：王建是日期：如幻年伽。日 导师签名呻电蛩 嗍帅明朋 摘要 摘要 随着牧草加工产业迅速发展。牧草人工快速干燥已成为必要的预加工方式。先进的牧草 干燥设备和合理的干燥工艺是获得高品质牧草的保证。本课题利用自行研制的四重滚筒牧草 干燥机，以苜蓿为原料，研究了干燥过程中喂入率、热风流量、滚筒转速等因素对苜蓿各营 养指标的影响，并确定了苜蓿干燥的最佳工艺条件。本文所考察的指标包括：干燥后苜蓿的 含水率( m c ) 、粗蛋白质( c p ) 、中性洗涤纤维( n d f ) 、酸性洗涤纤维( a d f ) 、灰分( a s h ) 、 钙( c a ) 、磷( p ) 、可消化干物质( d d m ) 、于物质采食量( d m i ) 以及相对饲喂价值( r f v ) 。 对四重滚筒牧草干燥机的干燥特性进行研究，结果表明：在苜蓿干燥过程中，喂入率、 热风流量、滚筒转速对干燥后苜蓿含水率及各项营养指标有显著影响。以鲜苜蓿的各营养指 标含量作为标准，对比分析经滚筒干燥机干燥和自然晾晒两种方式处理后的苜蓿干草品质， 结果表明t 经滚筒干燥后的苜蓿营养成分保留率高，其品质远优于自然晾晒的品质。滚筒干 燥样的c p 保持率高达鲜草样的9 8 1 1 高于晾晒样1 2 1 3 ；滚筒干燥样的n d f 略高于鲜 草样，晾晒样的n d f 最高达5 7 9 6 ，高出鲜样和滚筒干燥样1 0 左右；晾晒样的a d f 比滚 筒干燥样高6 0 2 ；另外，d d m 、d m i 、r f v 含量值经计算，其滚筒干燥样明显高于晾晒样。 选择喂入率、热风流量、滚筒转速为影响因素，采用中心组合试验的设计方法，应用d e s i g n e x p e r t ( v e r 7 1 ) 软件对试验数据进行响应曲面分析，分别建立了m c 、c p 、n d f 、a d f 、d d m 、 d m i 、r f v 、a s h 、c a 和p 的多元回归方程，分析了各影响因素对各考察指标的交互影响， 研究结果表明：当c p 含量最高时，喂入率为3 6k g m i n ，热风流量6 0 ，滚筒转速1 3r m i r a 当n d f 含量最低时，喂入率为2 7k g m i n ，热风流量6 3 ，滚筒转速1 lr m i n ；当a d f 含量 最低时，喂入率为3 4k g m i n ，热风流量6 5 ，滚筒转速1 1r m i n 。综合考虑各项营养指标， 最终优化得到苜蓿干燥的最佳工艺参数：喂入率2 4k g m i n ，热风流量6 0 ，滚筒转速1 0r m i n 。 在此干燥条件下，苜蓿各营养指标依次为：m c1 3 2 6 ，c p2 1 1 3 ，n d f4 8 0 3 ，a d f 3 0 4 7 ，d d m6 5 1 6 ，d m i2 4 6 ，r f v1 2 4 2 6 。优化工艺的验证实验结果表明，验证值 与理论预测值较接近，最大相对误差小于5 。 研制了与四重滚筒牧草干燥机组配套的附属设备小型橡胶辊式牧草压扁机。用于对 干燥前的苜蓿进行压扁处理，可加快苜蓿的干燥速度，减少苜蓿茎叶干燥速度间的差异，提 高干燥后苜蓿水分的均匀性，这些研究结果为饲草干燥的工业化生产提供了技术依据。 关键词苜蓿；四重滚筒干燥机；品质；模型；牧草压扁机 、 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ff o r a g ep r o c e s s i n gi n d u s t r y , f o r a g ed r i e db yt h ea r t i f i c i a l m e t h o dh a sb e c o m ean e c e s s a r yp r e - p r o c e s s i n gm e t h o d h i g hq u a l i t yf o r a g ec a l lb eo b t a i n e db y b o t ha d v a n c e dd r y i n ge q u i p m e n ta n dr e a s o n a b l e f o r a g ed r y i n gp r o c e s s t h ee f f e c to fi n p u t p a r a m e t e r s ，i n c l u d i n gf e e d i n gr a t eo ff r e s ha l f a l f as e g m e n t s ，h o ta i rf l o w s ，r o l l e rs p e e d ，w a s a n a l y z e do nt h eq u a l i t yi n d e x , a n dt h eo p t i m u md r y i n gp a r a m e t e r so fa l f a l f aw e r ed e t e r m i n e d t h e q u a l i t yi n d e xw a sc o n s i s t e do ft h em o i s t u r ec o n t e n t ( m c ) o fa l f a l f aa n dn u t r i t i o n a lq u a l i t i e s ， i n c l u d i n gc r u d ep r o t e i n ( c p ) ，n e u t r a ld e t e r g e n tf i b e r0 q d f ) ，a c i dd e t e r g e n tf i b e r ( a d f ) ，a s h ( a s h ) ， c a l c i u m ( c a ) ，p h o s p h o r u s 口) ，d i g e s t i b l ed r ym a t t e r ( d d m ) ，d r ym a t t e ri n t a k e ( d m i ) ，a n dt h e r e l a t i v ef e e d i n gv a l u e ( r f v ) t h ec h a r a c t e r i s t i c so fa l f a l f ad r i e db yt h ef o u r - f o l dr o t a r yd r y e rw e r es t u d i e d t h er e s u l t s s h o w e dt h a tf e e d i n gr a t e ，h o ta i rf l o w s ，r o l l e rs p e e dh a ds i g n i f i c a n ti n f l u e n c e so nt h em o i s t u r e c o n t e n ta n dt h en u t r i t i o n a lq u a l i t yo fa l f a l f ad r i e d ac o m p a r i n ge x p e r i m e n tw a se m p l o y e dt o a n a l y z et h eq u a l i t yo fa l f a l f ad r i e db e t w e e nt h er o t a r yd r y i n ga n dn a t u r a ld r y i n gm e t h o d t h e r e s u l t ss u g g e s t e dt h a tt h eq u a l i t i e so fa l f a l f ad r i e db yt h er o t a r yd r y e rw e r es u p e r i o rt ot h a to ft h e n a t u r a ld r y i n g t h ep r e s e r v a t i o nr a t eo fc po b t a i n e db yt h er o t a r yd r y i n gw a su pt o9 8 1l o ff r e s h a l f a l f a , a n dw a sh i g h e rt h a n12 13 p r e s e r v a t i o nr a t eb yt h en a t u r a ld r y i n g n d fo fr o t a r yd r y i n g w a ss l i g h t l yh i g h e rt h a nt h ef r e s hg r a s s ，w h i l et h en a t u r a ld r y i n gw a st h eh i g h e s ta n du pt 05 7 9 6 c o m p a r i n gw i t ht h er o t a r yd r y i n gm e t h o d ，a d fo b t a i nb yt h en a t u r a ld r y i n gi n c r e a s e db y6 0 2 b a s e do nt h ec a l c u l a t e dr e s u l t s ，d d m , d m i ，r f vi nt h er o t a r yd r y i n gs a m p l e sw e r ea l s o s i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h a ti nt h en a t u r a ld r y i n gs a m p l e s ac e n t r a lc o m p o s i t em e t h o d o l o g yd e s i g nw a se m p l o y e dt od e t e r m i n et h ee f f e c to ft h e e x p e r i m e n t a lf a c t o r s ，i n c l u d i n gf e e d i n gr a t e ，h o ta i rf l o w sa n d r o l l e rs p e e d ，o nt h eq u a l i t yo fa l f a l f a d r i e d ，a n dd e v e l o p et h er e g r e s s i o nm o d e l so fm c ，c p , n d f , a d f , d d m ，d m i ，r f v , a s h ，c aa n d p t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eh i g h e s tc o n t e n to fc pw a so b t a i n e di nt h ec o n d i t i o no f3 6k g m i n f e e d i n gr a t e ，6 0 h o ta i rf l o w s ，a n d13 r m i nr o l l e rs p e e d ；t h el o w e s tc o n t e n to fn d f w a sa 1 1 r i v e d w h e nf e e d i n gr a t ew a s2 7k g m i n , h o ta i rf l o w sw a s6 3 ，a n dr o l l e rs p e e dw a s11r m i n ；t h el o w e s t c o n t e n to fa d fw a sg o tb y3 4k g m i nf e e d i n gr a t e ，6 5 h o ta i rf l o w s ，a n dl lr m i nr o l l e rs p e e d a c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n to f e a c hn u t r i t i o n a li n d e x , t h eo p t i m u mp r o c e s s i n gp a r a m e t e r sw e r e o b t a i n e da sf o l l o w ：f e e d i n gr a t ew a s2 4k g m i n ，h o ta i rf l o ww a s6 0 ，a n dr o l l e rs p e e dw a s10 r m i n a n dt h en u t r i t i o n a li n d e xw e r eo b t a i n e da sf o l l o w ：m c1 3 2 6 ，c p21 13 ，n d f4 8 0 3 ， 东北农业大学工学硕士学位论文 a d f3 0 4 7 ，d d m6 5 1 6 ，d m i2 4 6 ，r f v1 2 4 2 6 t h ev e r i f i c a t i o ne x p e r i m e n ts h o w e dt h a t t h er e s u l t so ft h ev e r i f i c a t i o ne x p e r i m e n tw e r ea c c o r d a n t ew i t ht h a to ft h et h e o r e t i c a lp r e d i c t i o n , a n dt h em l a t i v ee r r o rw a si o w e rt h a n5 a saa f f i l i a t e dp a r to ft h ef o u r - f o l dr o t a r yd r y e r , af o r a g ec r u s h e dm a c h i n ew a sd e s i g n e da n d m a n u f a c t u r e d i tc a nb eu s e dt os t a v et h ea l f a l f aw i t h o u td r y i n g t h et r e a t m e n tc a l la c c e l e r a t et h e d r y i n gr a t e a n dd e c r e a s et h ed i f f e r e n c eo fd r y i n gr a t eb e t w e e ns t e m sa n dl e a v e so fa l f a l f 如a sw e l l a si m p r o v et h eu n i f o r m i t yo fm o i s t u r ei na l f a l f a t h er e s u l t ss u g g e s t e dt h a tt h et e c h n i c a lc a nb e u s e d 嬲t h eb a s i so fi n d u s t r i a l i z e dp r o d u c e k e y w o r d sa f a l f a ；t h ef o u r - f o l dr o t a r yd r y e r ；q u a l i t y ；m o d e l ；af o r a g ec r u s h e dm a c h i n e c a n d i d a t e ：w a n gj i a n y i n g s p e c i a l i t y ：a g r i c u l t u r a lm e c h a n i z a t i o ne n g i n e e r i n g s u p e r v i s o r ：p r o f z h e n gx i a n z h e 引言 1 引言 1 1 苜蓿介绍 苜蓿( m e d i c a g os a t i v al ) 是一种多年生优质豆科植物，在世界广泛种植，在我国已有 二千多年的栽培历史。苜蓿的营养价值很高，被誉为“牧草之王”。据测定，苜蓿的干物质 中通常含有1 5 - 2 5 的粗蛋白质，相当于豆饼的5 0 左右，孕蕾期的苜蓿的粗蛋白质含量 约可达玉米的2 7 4 倍，其中叶的粗蛋白质含量可高达玉米的4 3 倍( 王钦，1 9 9 5 ；王鑫，2 0 0 3 ； 赵艳忠，2 0 0 8 ) 。苜蓿蛋白中含有2 0 种以上的氨基酸，而且氨基酸组成也比较合理，包括人 和动物全部必需氨基酸和一些稀有氨基酸，如瓜氨酸、刀豆氨酸等，其中所含的l o 种必需 氨基酸含量占粗蛋白质含量的4 1 2 ，与优质动物性蛋白饲料鱼粉相接近( 黄虎平，2 0 0 3 1 何云，2 0 0 7 ) 。苜蓿体内还包含大量的碳水化合物、矿物质以及各种维生素等。碳水化合物 主要包括糖、淀粉、果胶、半纤维素和纤维素等，是一类重要的能量营养素，在动物的日粮 中占大半比例。苜蓿中粗纤维含量较高，在1 7 2 - 4 0 6 之间，一般在2 5 左右，但粗纤维 中可消化的成分比例较大，苜蓿纤维素不仅能为反刍动物和一些单胃动物提供能量需要，而 且还具有降低血清胆固醇、调节血糖平衡等有益的作用( 郑建仙，1 9 9 4 1 张勇，1 9 9 8 1 张春 梅，2 0 0 5 ) 。苜蓿体内的矿物质比禾本科牧草的含量高约