木本發酵飼料微波膨化干燥工藝的制作方法

本發明屬于飼料加工技術領域，尤其涉及一種木本發酵飼料微波膨化干燥工藝。

背景技術：

隨著人口的增長及人們生活水平的提高，近年來畜牧業得到了快速發展，而草地和耕地正在逐漸減少，作為傳統飼料的牧草及糧食供應不足，已經成為影響畜牧業發展的最大瓶頸。一些木本植物的嫩枝葉具有較高的營養和保健價值，近年來木本飼料的開發利用成為了飼料行業研究的熱點，現已出現很多規模化生產的木本飼料企業。

相對于傳統的飼料，木本飼料存在適口性差和吸收利用率低等缺點，經過多年的探索，利用微生物發酵(也叫青貯或微貯)是改善以上缺點最有效和經濟的方式。但在實際使用中這種飼料還存在一些問題：第一，由于嫩枝葉含水量大，發酵后葉片成團，在作為添加成分喂養豬、雞等動物時，很難與玉米粉、麩皮等干粉飼料混合均勻；第二，木本飼料里含有部分老枝條，這種枝條木質化嚴重，即便經過發酵也還是難以咀嚼消化，動物食用后容易引起腸胃不適；第三，發酵飼料適合隨取隨用，因為發酵飼料含水量高，在空氣中長時間放置會霉變腐敗，而現在木本發酵飼料的生產和畜牧養殖是分開的，很難實現隨用隨取，在實際生產中木本發酵飼料生產企業經常會出現產品霉變現象。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種木本發酵飼料微波膨化干燥工藝。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種木本發酵飼料微波膨化干燥工藝，包括以下步驟：

（1）選料：選取經微生物發酵以后含水量為30～70%的木本發酵飼料作為原料；

（2）加壓加熱：將原料裝入容器a內，物料裝填量不大于容器a體積的40%，密閉容器，對原料進行微波加熱和加壓處理，加熱加壓的時間為1～5min，直至原料溫度升至50～90℃，壓力升至0.1～0.5mpa為止得處理料；

（3）真空膨化：對容器b進行抽真空處理，使容器b的真空度保持在-0.09～-0.05mpa，將容器a和容器b連通，使處理料在容器a內因閃蒸得膨化料；

（4）干燥冷卻：首先，將膨化料在容器a內保溫1～10min后再停熱，在保溫的同時進行攪拌，攪拌速率為100rpm，同時邊向容器a通入空氣，邊抽空氣，使容器a內部形成空氣流動而帶出水蒸氣，停熱以后繼續攪拌、通氣和抽氣，攪拌速率也為100rpm，直至膨化料的含水量為10～20%，物料溫度至常溫為止。

進一步的，所述步驟（1）中木本發酵飼料為桑樹、刺槐、構樹、胡枝子、檸條的枝葉經微生物發酵以后所得產物。

進一步的，所述容器b的體積是容器a體積的5～15倍。

進一步的，所述步驟（1）中木本發酵飼料的含水率為30～60%。

本發明具有的優點是：

1.本工藝能使木本發酵飼料得到良好的膨化干燥，飼料的保存期限得到了大幅度延長，與玉米、麩皮等常規粉狀飼料的混合分散性更好，有利于木本植物、秸稈等非傳統飼料的商業化生產及推廣，具有開創性的作用；

2.本工藝使木本發酵飼料中木質化嚴重的枝條得到了膨化，使含水量多易成團的葉片得到分散，改善了飼料的適口性，增強了動物的消化利用率，飼養經濟性得到提高；

3.該工藝簡單、成本低、適用性廣泛，具有良好的經濟效益。

附圖說明

圖1是木本發酵飼料初始含水率與膨化率的變化關系示意圖。

圖2是加熱溫度與膨化率的變化關系示意圖。

圖3是膨化真空度與膨化率的變化關系示意圖。

圖4是加壓壓力與膨化率的變化關系示意圖。

具體實施方式

實施例中均以桑樹枝葉經微生物發酵后制備的木本發酵飼料為例，在其它條件相同的情況下，分別檢測飼料初始含水率、加熱溫度、加壓壓力、膨化真空度與膨化率的關系。膨化率的測定方式為：1kg原料，膨化后與膨化前的體積比，體積的測量以飼料自然裝填后，將容器從10cm的高度自然下落敦實3次為準，每組試樣測量5次取平均值。

實施例1

一種木本發酵飼料微波膨化干燥工藝，包括以下步驟：首先選料，選取經微生物發酵以后含水量為30%的木本發酵飼料作為原料，其中，木本發酵飼料為桑樹、刺槐、構樹、胡枝子、檸條的枝葉經微生物發酵以后所得產物；然后將原料進行加壓加熱處理，具體操作為將原料裝入容器a內，物料裝填量不大于容器a體積的40%，密閉容器，對原料進行微波加熱和加壓處理，加熱加壓的時間為1～5min，使原料溫度升至70℃，使壓力升至0.2mpa得處理料；然后將處理料進行真空膨化，具體為取容器b并對其進行抽真空處理，其中，容器b的體積是容器a體積的5～15倍，使容器b的真空度保持在-0.08mpa，將容器a和容器b連通，使容器a的壓力迅速降至真空度為-0.08mpa，在此過程中，處理料在容器a內因“閃蒸”而得到膨化，從而得到膨化料；最后，對膨化料進行干燥冷卻，首先，將膨化料在容器a內保溫1～10min后再停熱，在保溫的同時進行攪拌，攪拌速率為100rpm，同時邊向容器a通入空氣，邊抽空氣，使容器a內部形成空氣流動而帶出水蒸氣，停熱以后繼續攪拌、通氣和抽氣，攪拌速率也為100rpm，直至膨化料的含水量為15%，物料溫度至常溫為止。該實施例工藝條件下所得木本發酵飼料的膨化率為138%。

實施例2

實施例2與實施例1的區別僅在于：木本發酵飼料的初始含水率為70%，得到的木本發酵飼料的膨化率為150%。

實施例3

實施例3與實施例1的區別僅在于：木本發酵飼料的初始含水率為45%，對原料進行微波加熱，使原料溫度升至50℃，得到的木本發酵飼料的膨化率為115%。

實施例4

實施例4與實施例1的區別僅在于：木本發酵飼料的初始含水率為45%，對原料進行微波加熱，使原料溫度升至90℃，得到的木本發酵飼料的膨化率為195%。

實施例5

實施例5與實施例1的區別僅在于：木本發酵飼料的初始含水率為45%，對原料進行加壓處理，使原料壓力升至0.1mpa，得到的木本發酵飼料的膨化率為154%。

實施例6

實施例6與實施例1的區別僅在于：木本發酵飼料的初始含水率為45%，對原料進行加壓處理，使原料壓力升至0.5mpa，得到的木本發酵飼料的膨化率為199%。

實施例7

實施例7與實施例1的區別僅在于：木本發酵飼料的初始含水率為45%，使容器b的真空度保持在-0.05mpa，得到的木本發酵飼料的膨化率為118%。

實施例8

實施例8與實施例1的區別僅在于：木本發酵飼料的初始含水率為45%，使容器b的真空度保持在-0.09mpa，得到的木本發酵飼料的膨化率為195%。

試驗檢測

1木本發酵飼料初始含水率與膨化率的關系

為研究初始含水率單獨對膨化率的影響，此處將木本發酵飼料加熱溫度、加壓壓力、膨化真空度及干燥后含水率設為定值，分別為：70℃、0.2mpa、-0.08mpa和15%。得到不同初始含水率與膨化率的關系如圖1所示。

從圖1中可以看出，當初始含水率較低時，飼料的膨化率不高，隨著含水量的提高，膨化率開始大幅度提高，超過50%以后膨化率又降低。這是因為當初始含水率較低時，物料相對膨松，再提高膨松度的潛力小，而且因為缺少水分，“閃蒸”時物料內外部的壓差小，所以膨化率不高；而隨著水分的提高，這些問題會得到改善，所以膨化率快速提高；當初始含水量達到一定水平時，再增加含水量反而使干物質含量減少，膨化后的體積增加少，且過多的水分需要更長的加熱時間去干燥。所以從以上試驗可以看出：此膨化工藝對不同含水量的木本發酵飼料都有一定膨化作用，且含水量在40~50%的木本發酵飼料最適合膨化。

2加熱溫度與膨化率的關系

為研究加熱溫度單獨對膨化率的影響，此處將木本發酵飼料初始含水率、加壓壓力、膨化真空度及干燥后含水率設為定值，分別為：45%、0.2mpa、-0.08mpa和15%。得到不同加熱溫度與膨化率的關系如圖2所示。

從圖2中可以看出，當溫度較低時，膨化率較低，不到120%，當溫度達到60℃后膨化率顯著增加，然后隨著溫度的提高又小幅增加，直到最后趨于平穩。這是因為在-0.08mpa的膨化真空度下，水的沸點在60℃左右，膨化時溫度達到此溫度以上，物料內部能夠瞬間形成很高的蒸氣壓，出現“閃蒸”，使物料得到膨化，所以加熱溫度與膨化真空度是相關聯的。在滿足膨化條件下，膨化溫度不宜過高，因為高溫過高會破壞木本發酵飼料中的一些營養物質，膨化溫度比水所處狀態時的沸點稍高即可。

3膨化真空度與膨化率的關系

為研究膨化真空度單獨對膨化率的影響，此處將木本發酵飼料初始含水率、加熱溫度、加壓壓力及干燥后含水率設為定值，分別為：45%、70℃、0.2mpa和15%。得到不同膨化真空度與膨化率的關系如圖3所示。

從圖3中可以看出，在真空度較低時，飼料膨化率較低，在達到-0.07mpa以后才快速增加，聯系溫度對膨化率的影響可知，溫度與真空度需配合能改善膨化率，只有當膨化溫度稍高于該真空度下水的沸點時才有好的膨化效果。真空度越高，膨化所需的臨界溫度越低，越有利于飼料營養物的保留，但真空度越高越難實現，對設備及成本要求越高，所以要根據需要進行合理選擇。

4加壓壓力與膨化率的關系

為研究加壓壓力單獨對膨化率的影響，此處將木本發酵飼料初始含水率、加熱溫度、膨化真空度及干燥后含水率設為定值，分別為：45%、70℃、-0.08mpa和15%。得到不同加壓壓力與膨化率的關系如圖4所示。

從圖4中可以看出，在標準大氣壓下，飼料也有較好的膨化效果，但隨著加壓壓力的增加飼料膨化率呈現增加趨勢，但這種增加趨勢越來越小。這是因為加壓壓力越大，膨化時產生的壓力差越大，越有利與膨化，但壓力的增加對膨化率的影響越來越小，不會無限制的增加膨化率。初始壓力過高，會增加對設備的要求，且在設備一定的情況下，會提高膨化時的真空度，反而不利于膨化的進行。所以初始加壓壓力在0.3mpa左右最為合適。

5膨化前后性能對比

以膨化干燥前含水量為45%的發酵桑樹枝葉為1號試樣，對1號試樣膨化干燥到含水量為15%的產品為2號試樣，二者性能對比如下表1所示：

從表1可以看出，經過膨化干燥后，原飼料中，因水分含量高易結成團塊葉片得到了良好的分散，木質化嚴重的硬枝條得到了膨化，飼料更易保存，有利于商業化生產，且與玉米粉等常規飼料更容易混合均勻，減少混料難度，便于飼料的推廣。

6喂養對比試驗

將膨化前后的木本發酵飼料分別添加到小豬日糧中對小豬進行喂養試驗。把不添加任何木本發酵飼料的常規日糧記作3號試樣，日糧組成及營養水平如下表2所示；在3號日糧中添加4%含水量為45%的未膨化干燥木本發酵飼料，記作4號試樣；將4號試樣中的木本發酵飼料膨化干燥到含水量為15%，再添加到3號日糧中，記作5號試樣。小豬選擇35日齡體況相似的斷奶仔豬，每組10頭，自由采食，自由飲水，驅蟲防疫，每天6:00、9:00:、12:00、15:00和18:00以粉料形式投喂，試驗期為25天。試驗豬分別于試驗的第一天和最后一天，空腹12h后稱重，計算日均增重量，統計日均采食量，并計算料肉比，結果如下表3所示：

從3號試樣和4號試樣的對比中可以看出，由于未膨化干燥的木本發酵飼料適口性差，添加后小豬的采食量有所減少，但由于這種木本發酵飼料營養豐富，小豬的日增重量反而更高，料肉比大幅下降。對比4號試樣和5號試樣可以看出，膨化干燥后飼料適口性得到改善，小豬的日采食量有所提升，且體重增加較多，料肉比又得到了一定下降，這說明小豬對飼料的消化利用率得到了進一步的提高。