四重滚筒牧草干燥机工艺研究及附属设备设计

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(MC)、粗蛋白质(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、灰分(ASH)、钙(Ca)、磷(P)、可消化干物质(DDM)、干物质采食量(DMI)以及相对饲喂价值(RFV)。 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: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CP保持率高达鲜草样的98.11%,高于晾晒样12.13%;滚筒干燥样的NDF略高于鲜草样,晾晒样的NDF最高达57.96%,高出鲜样和滚筒干燥样10%左右;晾晒样的ADF比滚筒干燥样高6.02%;另外,DDM、DMI、RFV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Design Expert(Ver7.1)软件对试验数据进行响应曲面分析,分别建立了MC、CP、NDF、ADF、DDM、DMI、RFV、ASH、Ca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CP含量最高时,喂入率为36 kg/min,热风流量60%,滚筒转速13 r/min;当NDF含量最低时,喂入率为27 kg/min,热风流量63%,滚筒转速11 r/min;当ADF含量最低时,喂入率为34 kg/min,热风流量65%,滚筒转速11 r/min。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24 kg/min,热风流量60%,滚筒转速10 r/min。在此干燥条件下,苜蓿各营养指标依次为:MC 13.26%,CP 21.13%,NDF 48.03%,ADF 30.47%,DDM 65.16%,DMI 2.46%,RFV 124.26。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。