大蒜秸秆饲料的研发及年产5万t产品的工厂设计(附件)
本文以干燥的大蒜秸秆为原料，针对其适口性差、牲畜不易消化吸收的问题，采用超微粉碎-碱法对其进行预处理，以提高其木质素降解率和后期的酶解效率。通过单因素和正交试验，确定最佳工艺条件为粉碎程度120目、氢氧化钠浓度3%、反应时间40min，在此条件下对大蒜秸秆进行预处理，并最终完成新型大蒜秸秆饲料的研发，并在此基础上完成年产5万t产品的工厂设计。关键词 大蒜秸秆，超微粉碎-碱法，木质素降解率，工厂设计
目 录
1 引言 1
1.1 大蒜 1
1.2 秸秆 1
1.3 秸秆的处理方法 2
2 大蒜秸秆饲料化研究 4
2.1 原料、试剂与设备 4
2.2 试验设计 4
3 工厂设计 7
3.1 工厂设计的要求 7
3.2 厂址选择和总平面布置 8
3.3 产品方案及生产工艺设计 10
3.4 物料衡算及设备选型 12
3.5 水、电、气估算 15
3.6 管路设计 16
3.7 劳动定员 17
3.8 公用工程及全场生活设施 18
3.9 厂区卫生与安全 19
3.10 投资估算及经济技术分析 20
参考文献 23
致谢 25
1 引言
1.1 大蒜
大蒜为百合科葱属多年生草本植物，世界各地均有栽培[1]。我国是世界大蒜种植的第一大国，产量和出口量均居世界前列。我国年产大蒜300万t以上，其中每加工100万t，可产生大蒜副产物7.5万t（主要为蒜瓣包膜、大蒜鳞叶、残余花茎和盘状茎基）。目前我国大部分地区对于大蒜秸秆的处理是焚烧或掩埋，综合利用率低下，造成环境污染和资源浪费。近年来，人们逐渐认识到大蒜副产物（主要为秸秆）含有粗纤维、蛋白质、大蒜素等成分，是畜禽饲料的优质饲料来源，有很高的利用和研究价值。所以有效合理地利用和开发这一自然生物资源有现实意义[2]。
1.2 秸秆
1.2.1 秸秆的主要成分
秸秆中含有粗纤维、粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分和水。其 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
中粗纤维包括木质素、纤维素和半纤维素3个部分，其占整个秸秆重量的80%左右；粗蛋白质含量较低，且在不同的农作物秸秆中其含量不同，其变动范围为2%10%；粗脂肪含量大约占秸秆重量的12%；粗灰分主要成分为SiO2，其含量大约占大蒜秸秆重量的5%；干燥的秸秆中水分含量大约为10% [3]。
1.2.2 秸秆的利用现状
最新数据表明，我国每年农作物秸秆产量大约为6.87亿t。其基本处理方式见表1。
表1 农作物秸秆利用现状
处理方式
燃料
肥料（还田）
工业原料
食用菌基料
废弃或燃烧
饲料
百分比（%）
18.72
14.78
2.37
2.14
31.31
30.69
由表1可知，我国对于农作物秸秆的利用较为简单，废弃或燃烧依然是主要的利用方式，对环境造成了很大的污染，同时也是一种严重的资源浪费[4]。
本文对农作物秸秆转化为家禽牲畜饲料这一环保绿色的利用方式作了深入的探究。干燥后的农作物秸秆可以作为牲畜饲料，但由于其木质素含量高，牲畜消化困难且适口性较差，所以作为牲畜饲料利用率低。为了提高其饲用价值，必须采用合适的预处理方法使木质素含量降低以提高其适口性和营养价值。我国目前对农作物秸秆预处理的常用方法是青贮和氨化。青贮和氨化后的秸秆木质素含量将低，适口性和营养价值提高。但这两种方法的缺点也十分明显：青贮对温度要求较高，且青贮后的饲料中蛋白质含量低；同时由于青贮是在酸性条件下进行的，因此在饲喂取料过程中易发生霉变，导致饲料变质无法继续饲喂。秸秆进行氨化处理时，所需成本较高，且其不易长期保存，氨化结束后若不能在较短时间内饲喂，便会发生变质而导致资源浪费；另外，氨化处理的秸秆在饲喂时要适量，否则容易使牲畜氨中毒，造成经济损失。两种传统的秸秆处理方法由于其效果不佳，使得农作物秸秆饲料发展缓慢，同时导致大量秸秆被浪费[5]，因此必须找到一种新型高效的秸秆预处理方法。
1.3 秸秆的处理方法
1.3.1 物理法
物理法处理秸秆的主要原理是：降低秸秆尺寸，增加秸秆表面积，降低木质素和半纤维素成分的聚合度和纤维素的结晶度，以此提高微生物或酶的生物转化效率[6]。但是机械法不适用于处理木质素含量较高的原料。物理法主要包括机械粉碎法、微波处理法和蒸汽爆破法。
1.3.1.1 机械粉碎法
机械粉碎主要有以下几种处理方式，包括粗粉、铡切、球磨、揉丝，其主要原理是利用上述几种方法将秸秆粉碎为细小的颗粒，从而降低秸秆中木质素含量以及纤维素的结晶度和聚合度，同时提高秸秆的表面积，提高后期的转化效率。但机械粉碎法原料损耗大，且能耗较大，适合微量处理[7]。
1.3.1.2 微波处理法
微波处理法的原理是利用微波能对秸秆内部分子的产生作用力，使使其内部分子发生摩擦作用，使得秸秆中分子间连接的氢键遭到破坏，以此达到降低纤维素的结晶度和聚合度并且提高纤维比表面积的目的[89]。但由于农作物秸秆具有密度小、体积大的特点，微波处理法只适用于微量的秸秆处理，在实际的工厂大生产中处理效果不佳且性价比不高，因此目前还停留在实验室阶段。
1.3.1.3 蒸汽爆破法
蒸汽爆破法是将待处理的农作物秸秆在高温高压的条件下进行蒸煮并计时，蒸煮数十秒或数分钟后，通过瞬间降低压力使得秸秆中组分发生分离和产生结构变化。这种方法耗能低、时间短、绿色环保，但不适用于大型工厂的实际生产，所以依旧停留在实验室阶段[10]。
1.3.2 化学法
目 录
1 引言 1
1.1 大蒜 1
1.2 秸秆 1
1.3 秸秆的处理方法 2
2 大蒜秸秆饲料化研究 4
2.1 原料、试剂与设备 4
2.2 试验设计 4
3 工厂设计 7
3.1 工厂设计的要求 7
3.2 厂址选择和总平面布置 8
3.3 产品方案及生产工艺设计 10
3.4 物料衡算及设备选型 12
3.5 水、电、气估算 15
3.6 管路设计 16
3.7 劳动定员 17
3.8 公用工程及全场生活设施 18
3.9 厂区卫生与安全 19
3.10 投资估算及经济技术分析 20
参考文献 23
致谢 25
1 引言
1.1 大蒜
大蒜为百合科葱属多年生草本植物，世界各地均有栽培[1]。我国是世界大蒜种植的第一大国，产量和出口量均居世界前列。我国年产大蒜300万t以上，其中每加工100万t，可产生大蒜副产物7.5万t（主要为蒜瓣包膜、大蒜鳞叶、残余花茎和盘状茎基）。目前我国大部分地区对于大蒜秸秆的处理是焚烧或掩埋，综合利用率低下，造成环境污染和资源浪费。近年来，人们逐渐认识到大蒜副产物（主要为秸秆）含有粗纤维、蛋白质、大蒜素等成分，是畜禽饲料的优质饲料来源，有很高的利用和研究价值。所以有效合理地利用和开发这一自然生物资源有现实意义[2]。
1.2 秸秆
1.2.1 秸秆的主要成分
秸秆中含有粗纤维、粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分和水。其 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
中粗纤维包括木质素、纤维素和半纤维素3个部分，其占整个秸秆重量的80%左右；粗蛋白质含量较低，且在不同的农作物秸秆中其含量不同，其变动范围为2%10%；粗脂肪含量大约占秸秆重量的12%；粗灰分主要成分为SiO2，其含量大约占大蒜秸秆重量的5%；干燥的秸秆中水分含量大约为10% [3]。
1.2.2 秸秆的利用现状
最新数据表明，我国每年农作物秸秆产量大约为6.87亿t。其基本处理方式见表1。
表1 农作物秸秆利用现状
处理方式
燃料
肥料（还田）
工业原料
食用菌基料
废弃或燃烧
饲料
百分比（%）
18.72
14.78
2.37
2.14
31.31
30.69
由表1可知，我国对于农作物秸秆的利用较为简单，废弃或燃烧依然是主要的利用方式，对环境造成了很大的污染，同时也是一种严重的资源浪费[4]。
本文对农作物秸秆转化为家禽牲畜饲料这一环保绿色的利用方式作了深入的探究。干燥后的农作物秸秆可以作为牲畜饲料，但由于其木质素含量高，牲畜消化困难且适口性较差，所以作为牲畜饲料利用率低。为了提高其饲用价值，必须采用合适的预处理方法使木质素含量降低以提高其适口性和营养价值。我国目前对农作物秸秆预处理的常用方法是青贮和氨化。青贮和氨化后的秸秆木质素含量将低，适口性和营养价值提高。但这两种方法的缺点也十分明显：青贮对温度要求较高，且青贮后的饲料中蛋白质含量低；同时由于青贮是在酸性条件下进行的，因此在饲喂取料过程中易发生霉变，导致饲料变质无法继续饲喂。秸秆进行氨化处理时，所需成本较高，且其不易长期保存，氨化结束后若不能在较短时间内饲喂，便会发生变质而导致资源浪费；另外，氨化处理的秸秆在饲喂时要适量，否则容易使牲畜氨中毒，造成经济损失。两种传统的秸秆处理方法由于其效果不佳，使得农作物秸秆饲料发展缓慢，同时导致大量秸秆被浪费[5]，因此必须找到一种新型高效的秸秆预处理方法。
1.3 秸秆的处理方法
1.3.1 物理法
物理法处理秸秆的主要原理是：降低秸秆尺寸，增加秸秆表面积，降低木质素和半纤维素成分的聚合度和纤维素的结晶度，以此提高微生物或酶的生物转化效率[6]。但是机械法不适用于处理木质素含量较高的原料。物理法主要包括机械粉碎法、微波处理法和蒸汽爆破法。
1.3.1.1 机械粉碎法
机械粉碎主要有以下几种处理方式，包括粗粉、铡切、球磨、揉丝，其主要原理是利用上述几种方法将秸秆粉碎为细小的颗粒，从而降低秸秆中木质素含量以及纤维素的结晶度和聚合度，同时提高秸秆的表面积，提高后期的转化效率。但机械粉碎法原料损耗大，且能耗较大，适合微量处理[7]。
1.3.1.2 微波处理法
微波处理法的原理是利用微波能对秸秆内部分子的产生作用力，使使其内部分子发生摩擦作用，使得秸秆中分子间连接的氢键遭到破坏，以此达到降低纤维素的结晶度和聚合度并且提高纤维比表面积的目的[89]。但由于农作物秸秆具有密度小、体积大的特点，微波处理法只适用于微量的秸秆处理，在实际的工厂大生产中处理效果不佳且性价比不高，因此目前还停留在实验室阶段。
1.3.1.3 蒸汽爆破法
蒸汽爆破法是将待处理的农作物秸秆在高温高压的条件下进行蒸煮并计时，蒸煮数十秒或数分钟后，通过瞬间降低压力使得秸秆中组分发生分离和产生结构变化。这种方法耗能低、时间短、绿色环保，但不适用于大型工厂的实际生产，所以依旧停留在实验室阶段[10]。
1.3.2 化学法
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