膨化机总体设计
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1 秸秆饲料的挤压膨化技术
1.1 秸秆饲料的加工及处理方法
秸秆饲料是指在饲料干物质中秸秆含量大于或等于18%，并以风干物形式饲喂的饲料。该类饲料的营养价值通常较其他类别的饲料为低，其消化能含量一般不超过2.5兆卡/千克，有机物质消化率通常在65%以下，其主要的化学成分是木质化和非木质化的纤维素、半纤维素。因此它是反刍动物的主要基础饲料，通常在反刍动物日粮中可占有较大的比重。而且，这类饲料来源广、资源丰富，营养品质因来源和种类的不同差异较大，是一类有待开发和科学合理利用的重要饲料资源，特别是在全国各地大力提倡发展草食家畜的今天更显出其重要性。这类饲料主要包括栽培牧草干草、野干草和农作物秸秆，此外，也包括秕壳、荚壳、藤蔓和一些非常规饲料资源如树叶类、竹笋壳、糟渣等。
1.1.1 物理处理
物理处理主要是通过加工方法改变粗饲料的形状，但不改变粗饲料的化学性质。物理处理主要包括以下方法：
1.1.1.1 机械加工
如铡切、揉碎和粉碎。这是粗饲料加工最简便而常用的方法，通过该加工处理后，便于动物咀嚼，提高采食量，并减少秸杆浪费；但该加工处理对粗饲料消化率没有明显的提高作用，若粉碎过细，还会降低消化率。生产实践中一般将秸杆铡切至3-5厘米长即可，不提倡粉碎处理。
1.1.1.2 热加工
如蒸煮、膨化等。蒸煮可软化粗饲料，提高其适口性和采食量。膨化是利用高压水蒸气处理后突然降压以破坏纤维结果的方法，对秸秆甚至木材都有效果。研究发现，膨化处理除了物理效果外，也有化学效果，因此在适宜条件下膨化处理后，对秸秆消化率的改进幅度较大。
1.1.1.3 其他处理
如成型加工、辐射处理等。通过特定的加工机械，将粗饲料压制成颗粒状或小块状，可提高粗饲料密度，有利于粗饲料特别是秸秆类饲料的贮存和运输，并改善适口性和可消化性，减少饲料过程中的浪费。通过辐射处理可增加粗饲料中的水溶性成分，提高粗饲料消化率，但辐射处理难以进入实用化。
1.1.2 化学处理
化学处理的效果常优于单纯的物理性处理，而且所需的设备投资和处理成本一般比物理性处理低。化学处理中最常用且有效的方法是碱化处理、氨化处理和氨/碱复合处理，他们都能有效地提高秸秆饲料的采食量和消化率。
1.1.2.1氨化处理
用液化氨、尿素和碳酸氢氨等物质处理各种素饲料，其释放出的氨具有碱化、氨化等作用，可破坏粗饲料的木质纤维结构，改善粗饲料的营养价值。
1.1.2.2碱化处理
主要是利用碱性物质破坏粗饲料内部的纤维结构，起到提高低质粗饲料消化率的作用，目前主要有氢氧化钠处理和石灰处理两种。氢氧化钠处理效果较好，但处理成本相对较高，切环境污染的风险较大；石灰处理的成本较低，且环境的风险较小，但处理效果比氢氧化钠处理要差。
1.1.2.3氨/碱复合处理
通过氨/碱复合处理，可以弥补氨化处理中粗饲料消化率提高幅度不大的缺点。当然这种处理的成本要大于单一处理。
1.1.3 生物学处理
生物学方法是通过微生物和酶的作用，使粗饲料纤维部分降解，以改善适口性、消化率和营养价值，生产时间中主要采用青贮、酶解和发酵三种方式。
1.1.3.1 青贮
是利用乳酸菌发酵产生酸性条件，抑制或杀死各种有害微生物，从而起到保存青绿饲料和青绿秸秆的方法。含糖分较高的青绿饲料和玉米秸容易青贮成功，但低质的稻草、麦秸等秸秆类饲料则难以青贮。
1.1.3.2 酶解处理
是将纤维素、半纤维素分解酶溶于水中，再喷洒于秸秆上，以提高其消化率的方法，但因处理成本较高，目前难以付诸实用。
1.1.3.3 微生物处理
是通过有益微生物的发酵作用，降解低质粗饲料中的木质纤维，软化秸秆，改善适口性，从而提高其消化率的方法。秸秆微贮就是微生物处理技术之一。
1.2 膨化饲料的特点
1.可提高饲料的消化率和适口性。饲料原料经过高温、高压处理后，其淀粉糊化，蛋白质变性，因而提高了饲料的消化率和适应性。
2.膨化饲料呈膨松多孔状、比重小，能浮在水面上一定时间不沉不散，因而能减少水质污染和饲料损失。
3.饲料经过膨化后，有杀菌作用，可减少动物疾病。而且其含水量低，在贮运中不易变质。
4.膨化饲料对不耐热的营养成分有破坏作用，而且能耗较大，加工成本较高。
1.3 膨化方法和原理
膨化是对物料进行高温高压处理、减压，利用水分瞬时蒸发或物料本身的膨胀特性使物料的默写理化性能改变的一种加工技术。产生膨化的条件是温度、压力和水分，三者缺一不可。广义上的膨化可分为两种，即挤压膨化和气体热压膨化。前者是当物料受到高温高压的作用，使其中水分变成过热的水蒸汽，并在瞬间得到释放。由高压变常压物料失水膨胀，这就是挤压膨化的基本原理，后者是在密封容器里对物料施以高温高压蒸汽处理，然后减压。从目前膨化技术的推广应用来看，绝大部分是挤压膨化。
根据处理原料水分的高低，挤压膨化可分为干法挤压膨化和湿法挤压膨化。干法积压膨化的原理是在挤压处理过程中，利用磨檫产生的热量使物料升温，在挤压螺旋的作用下，强迫物料通过模孔，同时获得一定压力，物料挤出模孔后，压力急剧下降，水分蒸发，物料内部形成多孔结构，体积增大，从而达到膨化的目的。整个处理过程的水分一般为15%-20%。湿法挤压膨化的原理与干法挤压膨化相同，但在挤压过程中要加水，加蒸汽，其水分达20%。甚至30%以上，物料的升温是靠蒸汽加入来达到的。
6 结论
本文分析了秸秆膨化机的工作原理，确定了总体设计原则。秸秆膨化机结构参数为：变根径螺杆外径 ，长度 ，螺距 ；套筒外径 ,内径 ；喷嘴喷出间隙 。螺杆转速为 ，膨化温度约为 ，膨化压强约为 。
本文设计的膨化机结构简单、操作方便和便于维修，特别适于在中小型乡镇企业和农村个体户使用。
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附录
Experimental Study on Extruding Crop Straw by Screw Extruder
Abstract： A kind of small-size single-screw extruder with self-heating was used in this study. Screw pitch, spray nozzle clearance, chopped straw moisture content and straw size were different factors. Tnfluence law of processing property(extruding pressure, production efficiency, output per kw/h) was obtained by a series of single factor and general rotatory combination design of four factors for experiment.The optimal combination of main parameters was gained by optimization method.With the help of electron microscope, it was found that the microstructure of corn stalk and bean stalk was changed after extruding as compared with that without extrusion. Therefore, the theory on extruding processing of the crop straw was studied. It was proved that the tissue structure of the straw can be changed by extruding process through the analy-sis of the nutrition composition. The feasibility rate and digestive rate for crop straw were improved.
Key words: crop straw;screw extrusion; extruding experiment; extruding theory
螺杆挤压膨化机加工农作物秸秆的试验研究
摘 要: 利用小型自热式单螺杆挤压膨化机对农作物秸秆进行膨化加工试验。将螺杆螺距、喷嘴出口间隙、秸秆物料含水率、秸秆物料粒度作为试验因素,经单因素试验和二次通用旋转组合试验找出其对秸秆膨化加工性能(膨化压力、生产率、度电产量等)的影响规律,并经优化设计得出最佳参数组合。利用电子显微扫描观察和分析膨化及未膨化玉米秸、豆秸的微观结构的变化,对农作物秸秆膨化机理进行了初步探讨,并通过膨化和未膨化玉米秸、豆秸的营养成分对照测试分析,证实了秸秆膨化能够改善秸秆的理化性状和营养成分,为提高秸秆的利用率和可消化率创造了条件。
关键词: 农作物秸秆;螺杆挤压;膨化试验;膨化机理
The Experimental Research on Stem Squeezing Expansion Machine
Abstract：The technology of forage expansion is a forage processing technology that develops fast in near 20 years. The expanded forage has not only advantages of currently grain diet, but also can improve digestion rate of animal, so prevent animal disease, develop forage resources. The experiment on stem squeezing expansion machine improved the physical and chemical indexes, and it provided the condition for intensive feeding chicken, pig and so on.
Key words：agricultural engineering; single screw squeezing expansion machine; experiment; screw pitch; stem ；shatter granularity
秸秆挤压膨化机的试验研究
摘 要：饲料膨化技术是近 20 年来发展最为迅速的一项饲料加工技术。膨化饲料除具有一般全价颗粒料的优点外，还具有提高饲喂动物的消化吸收率、有效预防动物疾病、拓展饲料资源等优点。为此，通过对秸秆挤压膨化机的试验，改善了秸秆的理化指标，从而为集约化利用秸秆饲喂鸡、猪等单胃动物提供了条件。
关键词：农业工程；单螺杆挤压膨化机；试验；螺杆螺距；秸秆粉碎粒度