3.3 稻壳的资源化利用实例
3.3.1 生产稻壳饲料
(1)膨化稻壳饲料
由于稻壳的饲用营养成分含量很低,再加上稻壳表面木质素排列整齐密实,将粗纤维素紧紧包围住,因而动物吃了不易消化,总消化率只能达到5%~8%。为此,可将稻壳进行膨化处理,使其纤维组织完全溃散成膨松状态,并使紧紧包围在纤维素外面的木质素全部被撕裂而脱落。这种立体组织之间很容易含水,最大容水量可达415%。由于吸水性提高,各种营养成分的溶水机会也增多,故易被畜禽消化吸收,总消化率达17%~20%。
膨化稻壳的常用方法有以下几种。
①放入密闭容器中,边从外部加热边压缩,使内部压力上升,然后迅速解除内部压力,恢复常压。
②将稻壳放入密闭容器中,从外部加热使内部压力上升,或从外部直接接入热源(如压入蒸汽或热空气),使内部温度和压力上升,然后迅速解除压力。
③将稻壳在特定温度下加热压缩或只加压压缩,利用水分蒸煮稻壳,使稻壳发生强烈摩擦,然后迅速解除压力。
膨化处理时,稻壳水分含量一般为10%~60%,最好是30%~50%。如水分含量不足10%,在压缩时稻壳易蒸煮不透或发生炭化或在急剧解除压力后膨化不彻底;如水分含量高于60%,则稻壳的膨化温度难以控制,影响膨化效果。稻壳加热可采用多种方法,如蒸汽加热、电加热、燃烧加热和电子加热等,也可直接利用压缩时的机械摩擦进行加热。无论哪种方法,加热温度均应在150℃以上,最好在200~300℃(该温度下的蒸汽压力为1.5~8.7MPa)。稻壳边加热边压缩时,加压的时间因温度不同而异,在200~300℃时为5~20s,然后立刻解除压力。这种膨胀力能使稻壳膨胀软化,成为松软的网片状。
(2)稻壳发酵饲料
稻壳发酵饲料是在以稻壳为主的原料中,添加适量的米糠、纤维素分解酶、种曲和无机氮化合物(磷酸铵等),经过发酵糖化而成的一种含高蛋白和高碳水化合物的新型饲料,它的生产工艺简单,成本低廉,不仅适口性好,增重快,而且既适用于饲养反刍动物,也可作为猪、鸡饲料的原料。稻壳发酵饲料的生产工艺流程如下:
(3)稻壳浓缩饲料
利用稻壳作为蘑菇菌的培养基,在栽培蘑菇的同时,使培养基富化,稻壳的营养价值和消化率也随着明显提高。由此,富化了的稻壳可加工成浓缩饲料。工艺方法:稻壳粉碎后,添加少量石灰氮(CaCN2)和适量清水,搅拌调匀,放入料仓发酵5~10d,然后在这种发酵过的稻壳混合物中,添加米糠、玉米麸皮等糠皮、少量腐殖酸和适量清水,充分搅拌均匀,再置于温度120℃蒸汽锅中灭菌1h,以减少杂菌污染。糠皮和水的添加量分别为稻壳质量的10%和70%,腐殖酸的添加量通常是加水量的0.1%~1.0%。把这种经过灭菌处理的稻壳混合物作为培养基来接种蘑菇菌,在适宜的温度、湿度条件下,蘑菇菌迅速生长繁殖,同时使培养基明显富化,培养基的不消化物质被分解、代谢,其营养价值和消化率得以显著提高,这样便把稻壳加工成了消化率高达80%的畜禽浓缩汁。
3.3.2 稻壳生产燃料棒(炭棒)
稻壳的容重小,如果加入黏结剂或助燃剂,通过压缩成型制成燃料棒,则能降低运输和贮存成本,方便使用并大大提高其燃烧效率。
(1)燃料棒的生产原理
稻壳细胞中的木质素是具有芳香族特性的结构单体,为丙烷型的立体结构高分子化合物。当温度为70~110℃时,木质素的黏合力开始增加,温度为200~300℃时,会软化、液化,此时加以一定的压力,使其与纤维素紧密黏结并与相邻颗粒互相胶结,经冷却后即可固化成型。
(2)燃料棒的加工方法
燃料棒的成型方法主要有螺旋挤压棒状成型、活塞式挤压圆柱状成型、内压环模块状成型三种,相应得到六角柱形、圆柱形、块状的燃料棒产品。无论哪种成型方法,均需固化成型后炭化。燃料棒的生产工艺过程如下:
原料→原料干燥→挤压成型(燃料棒)→炭化处理(炭化棒)
操作要点如下。
①原料准备 一般情况下,因稻壳体积小,无需经过粉碎和筛选。进机时原料的含水量应在6%~20%,含水量过高,在机内压缩时会产生高压水蒸气,导致棒料离机时出现裂缝,太湿的原料事前要经过风干或烘干。
②原料挤压 用挤压成型机压缩时要注意温度、压力和速度,三者都是压缩成型的关键条件,尤其是温度与压力要配合得当。一般通过控制温度来调节压力,压力不足应增温,压力太大要降温。挤压速度与产品质量也有较大关系,速度越慢,蒸汽越易排出,从而减少棒料开裂,速度以每根10~30s为宜。
③炭化处理 目前多采用干馏法来进行燃料棒的炭化。方法为:将燃料棒放入直立式干馏器中,密封后间接加热,逐渐升温至350~500℃,干镏5~6h,待达到最高温度时,迅速把棒料转移到与空气中的氧隔绝的冷却窑中,消火冷却约10h取出,获得成品炭棒。炭化时要注意不能过度,残留有机物不能过多,否则燃烧时会冒烟。