可 行 性 研 究 报 告
一、总 论
(一)项目概述
该项目属于生物发酵领域,是利用微生物发酵,把各种粗饲料等营养价值低的饲料加工成养分含量高、适口性好的饲料,以增加蓄、禽的采食量和营养物质的吸收。主要采用发酵工程技术、酶工程技术、基因工程技术等,提高蛋白质的利用率,降低有毒有害物质的含量,从而改变死了的品质。 利用秸秆和牧草作饲料在美国、日本、加拿大等都有成熟的技术,即便是发达国 家,肉禽蛋价格低得与我国几乎相差无几。
(二)项目的社会经济意义及必要性
随着畜牧业的可持续发展,我国蛋白质饲料持续短缺,新型蛋白质饲料开发及其安全高效利用显得尤为迫切。而新型蛋白质死了的开发与安全高效利用技术的基础,仍然是饲料蛋白质营养大的理论和实践。畜禽所需的蛋白质主要来源于饲料。我国蛋白质饲料资源十分匮乏 蛋白质是动物饲料的重要原料,其中动物蛋白又是消化利用{zg}的。本研究所从日本引进微生物种和发酵技术,与我国海洋微生物种相结合,通过生 物基因工程,达四年研制的生物秸秆发酵剂,经中国农业部检测中心检测,产品技术 和产品质量均符合要求,在全国,xx处于{lx1}。
我国饲料蛋白资源奇缺,以上世纪90年代世界人均摄入30g动物蛋白质水平计,我国尚缺50%的蛋白质资源。目前我国年进口豆粕70万吨左右,进口鱼粉100余万吨,进口价格总体上亦呈上升趋势,因此该项目的实施,对提高人类健康水平、调整产业产品结构、促进行业发展和科技进步具有重要意义。该项目符合国家产业、技术政策,有较高的创新水平和较强的市场竞争力,有较好的经济效益和社会效益,应尽快实现产业化,来满足国内急需和国际市场。同时优良的高科技项目转化为生产力,也是顺应国家推动高新技术产业化的政策,能创造良好的社会经济效益,具有深刻的社会意义。
二.技术可行性和成熟性分析
(一)本项目的基本原理
1、在高效分解因子的作用下,将秸秆里的粗纤维、木质素、 长分子链,通过生物生化的作用,把畜禽不能吸收的高分子碳水化合物转化成可吸收 利用的低分碳水化合物,即能量饲料;
2、发酵剂里的多种有益菌群能大量吸取畜 禽难以利用的有机氮、无机氮,使之转化成营养成份较高的菌体蛋白质,即蛋白饲料 ;
3、有益菌株在发酵中能产生大量蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶,纤维素分解酶,B 族维生素和A、D,这是普通饲料无法相比的;
4、有益菌群在畜禽肠胃里,增强了 xxx,减少疾病发生。
关键技术
新型蛋白质饲料的开发技术主要是利用现代生物技术来开发现在利用率低的一些常规和非常规饲料。现代生物技术在开发利用新型蛋白质饲料方面的应用,主要是发酵工程技术、酶工程技术、基因工程技术等,来提高饲料资源的利用率。
(二)秸秆的预处理及菌种的筛选
1、秸秆的收集与预处理
(1)秸秆的收集:农作物秸秆的收集方法主要有分散储存和集中储存模式,在农作物收获时节,农业生产的废物,如稻草、麦秸及棉杆等秸秆可以使用打捆机进行收集。
(2)秸秆的清洗处理:秸秆放置与农田一段时间经雨淋之后,其中腐蚀性物质的含量降低,而且“灰质”秸秆热值比“黄色”秸秆的热值高。
表一:典型含水量燃料的热值
所以为了减少秸秆对锅炉的腐蚀,可将秸秆在160℃下蒸煮,xx其中不需要的成分。
(3)秸秆的干燥处理:可采用自然干燥和人工干燥。设备主要有回转圆筒式干燥机、立式气流干燥机、箱式干燥机和流化床干燥机。
(4)秸秆的粉碎处理:粉碎常用的方法主要有击碎、磨碎、压碎与切碎等。
一次粉碎工艺:就是用粉碎机将原料一次粉碎成可供成型用的原料。该工艺简单,设备少,是最普通、最常用的一种工艺,但成品粒度不均匀、电耗较高。
粉碎工艺。该工艺成品粒度一致,产量高,能耗也省,但要增加分级筛、提升机、粉碎机。
2、发酵菌—配伍菌株
秸秆原料含有大量的纤维素,这是一类由D-脱水葡萄糖以β-1,4-葡糖苷键结合的极稳定结构。对秸秆原料的微生物处理应当从易到难,首先是对交易利用的半纤维素等多聚糖的处理和纤维软化及适口性,然后再利用配方的方式使其中能力用的成分通过微生物的生化作用合成蛋白质,从而提高原料的饲养价值。通过反复筛选获得一组优秀的菌株组合,由数种微生物的共同作用,不但能强化机制蛋白,又能降解部分纤维,并能改善适口性,具有一定的价值。
(三)工艺流程与设备
1、工艺流程
秸秆从收集、加工直到饲喂,有着从简到繁,营养价值、效益和商品趋势渐增的多种工艺路线,如下图所示:[2]
3、秸秆工艺流程设备[2]
表二:秸秆饲料开发工艺环节及可供选择的机械类别
三、秸秆饲料的构成与营养评价
(一)秸秆饲料的构成与特性
秸秆是由大量的有机物和少量的矿物质及水构成的,其有机物的主要成分为碳水化合物,此外,还有少量的粗蛋白和粗脂肪。其营养成分含量计算式为:
无氮浸出物%={bfb}—(水%+粗蛋白%+粗脂肪%+粗纤维%+粗灰分%)
秸秆饲料的构成简单表示如图:[3]
(二)秸秆的营养价值含量的分析利用[3]
秸秆的种类、生长地不同,其主要成分和营养价值就不相同。
表三:主要农作物秸秆营养成分(干重)
秸秆种类 |
干物质% |
粗蛋白% |
粗脂肪% |
粗纤维% |
无氮浸出物% |
粗灰分% |
钙% |
磷% |
稻草 |
85 |
4.8 |
1.4 |
35.6 |
39.8 |
12.4 |
0.69 |
0.6 |
麦秸 |
85 |
4.4 |
1.5 |
36.7 |
36.8 |
6 |
0.32 |
0.08 |
玉米秸 |
94.4 |
5.7 |
16 |
29.3 |
51.3 |
6.6 |
微量 |
微量 |
大豆杆 |
85 |
5.7 |
2 |
38.7 |
39.4 |
4.2 |
1.04 |
0.14 |
花生藤 |
90 |
12.2 |
—— |
21.8 |
—— |
—— |
2.8 |
0.10 |
蚕豆杆 |
8.65 |
2.9 |
1.1 |
37 |
35.9 |
9.8 |
微量 |
—— |
由表二可知,不同作物秸秆的有机质成分基本相似,但其主要化学组成和营养成分有所不同,所以应根据各自性质和组成加以区分。其中内壁的营养成分较高,适合用来加工饲料。
(三)微生物发酵秸秆饲料的品质评价
1、秸秆发酵饲料的生物学特性
秸秆发酵饲料的生物学特性的评价指标有活菌数、维生素、酶、氨基酸的含量、未知促生长因子等。[1]
(1)活菌数:
表四:发酵小麦秸秆中菌落数量
(2)营养成分:
表五: EM发酵饲料前后营养价值对照
(3)酶
表六:玉米秸秆发酵饲料的美含量变化
(4)维生素
表七:玉米秸秆发酵饲料的维生素含量变化
维生素 |
发酵期前/mg.kg-1 |
发酵期后/mg.kg-1 |
提高倍数 |
维生素 |
发酵期前/mg.kg-1 |
发酵期后/mg.kg-1 |
提高倍数 |
维生素A |
25.03 |
32.4 |
0.29 |
维生素B2 |
5.67 |
62.46 |
10.02 |
维生素D |
12.14 |
17.42 |
0.43 |
维生素B3 |
0.60 |
5.77 |
8.62 |
维生素E |
12.10 |
28.03 |
1.32 |
维生素B5 |
2.35 |
29.15 |
11.4 |
维生素K |
0.44 |
0.56 |
0.27 |
维生素B8 |
0.48 |
2.5 |
4.21 |
维生素B1 |
8.46 |
18.90 |
1.23 |
维生素B12 |
0.001 |
0.024 |
23 |
(5)未知促生长因子:是指一些饲料中存在的成分尚未查明但喂养后对不同品种、不同生长阶段的畜禽有积极作用的物质。[1]
2、秸秆发酵饲料的化学特性
发酵饲料化学特性包括常规化学成分(DM\NDF、ADF、纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖CP、P、Ca)和发酵参数(总酸、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸、PH)等。与未发酵小麦秸秆相比,微生物发酵小麦秸秆的化学成分均有不同程度的变化。其中,粗蛋白颔联提高78.8%,NDF、ADF、纤维素、半纤维素含量分别下降4.8%、4.5%、5.7%、5.2%。而木质素和灰分含量没明显改变。
(四) 饲喂效果:
1、 生产性能明显提高:肉禽、猪、水产类动物生长速度及个体均匀度xxxx;蛋禽产蛋率稳定,畸形蛋减少,蛋重大;种禽受精率、孵化率提高;奶牛产奶量增加、乳脂率提高。
2、减少xxx使用量;机体免疫能力显著提高、预防腹泻。
3、 饲料转化率提高;降低料耗,防止啄癖的发生。
4、 舍内有毒、有害物质减少,动物生长环境得到净化;舍外环境污染减轻。
5、 饲料配方成本降低,养殖经济效益提高。
四、市场前景及对环境的影响
(一)分析与预算
1、开发生产生物蛋白饲料,利用秸杆作原料,经过科学处理,使饲料成本仅相当于粮食饲料的三分之一,不但营养丰富,还能提高动物的消化吸收率。我市是畜牧大市,畜禽养殖量大,又都在追求养殖效益,市场前景一定很广阔。
2、 投资概算: 项目总投资大约1640万元。其中固定资产可达到1160万元(包括饲料加工设备及土建52、20万元,建生物菌厂400万元,热喷水装置240万元),流动资金480万元。
3、 预期经济效益:项目投产后,预计年产3万吨生物蛋白饲料,产值达4200万元,可实现利税830多万元。
(二)对生态环境的影响[4]
农作物秸秆的综合利用,实质是提高生物物质和能量的多级利用和有机废物的转化再生。因此,它对发展生态农业有重大的积极的作用。
1、它能把多种农业生产活动连接在一起,形成一个完整的农业生产体系,起到相互促进和协调发展的作用。
2、它能提高农业资源的利用率,能是物质和能量得到根有效的转化。
3、它能提高整个农业生态系统的稳定性。
总之,焚烧农作物秸秆,会造成大气环境污染,影响交通安全,甚至会引发火灾,造成人民群众的生命财产损失,必须切实加以解决。农作物秸秆可用于发酵生产蛋白质饲料,有利于重复利用的资源,对秸秆进行综合利用,可以实现变废为宝,减少资源浪费,符合生态建设的要求,发展前景广阔。
现在各级政府和农民也开始重视秸秆的综合利用。全国农村到 处有秸秆,到处养殖了畜禽,利用秸秆做饲料,市场潜力非常巨大。有着巨大的发展空 间。
参考文献:
[1]计成,马秋刚,张建云等,新型蛋白质饲料开发与利用,农业生物技术系列
[2]田宜水,孟海波等,农作物秸秆开发利用技术
[3]郭维烈,郭庆华,新型蛋白饲料
[4]王岩,陈宜俍,环境科学概论