好飼料還需好裝置

王籽晗 周貞依 潘子煜

研究背景

研究景“寧鄉花豬”作為湖南省“四大名豬”之ー，已有1000余年的歷史。按照傳統煮粥加青菜的方法飼喂的寧鄉花豬，肉質細嫩、味道鮮美、營養豐富，有著濃郁的肉香。不過，近些年由于傳統飼喂的人工成本上升，改用配合飼料喂養的豬肉品質下降，口感大不如前。盡管如此，由于“非洲豬瘟”爆發嚴重影響養豬戶的積極性，致使豬肉產量下降，因此肉價依然路上漲。

為了發展生豬生產、降低飼養成本，國家大力提倡發展發酵“無抗”飼料，減少抗生素的使用，保障食品安全。我們帶著這些問題到實地參觀考察，請教養豬專業戶和畜牧專家，對目前“寧鄉花豬”發酵生物飼料生產設備進行分析，發現其中仍有不穩定因素。最終，我們將相關技術問題作為這次活動的研究課題。

目前發酵飼料存在的問題

我們在參觀考察中發現，飼養員將青菜或青草切碎之后，通常將青料與少量碎玉米或豆粕拌和一起放入專用桶內封裝發酵，是否符合要求則完全憑人工經驗。其中，發酵后的飼料酸度憑人的嗅覺判斷，沒有確切標準;發酵時間受環境溫度制約，夏季發酵易過頭，飼料變質而造成浪費，而冬季發酵時間長，易造成整體飼料供需不正常;發酵過程仍需人工管理，增加了勞動成本，缺少科學化管理。實現科學的溫度控制、酸度測定和自動化管理，是我們創新小組要解決的問題。

結構設計

溫控自測式青儲飼料裝置由桶體、發熱部分和控制系統三部分組成。

桶體又分三個結構，包括用不銹鋼和隔熱材料做成的雙層保溫外桶、桶蓋，以及裝儲青飼料的內桶。

內桶中間有利于熱循環的管體結構，內桶中央管道與桶底下端導熱液體相通，形成熱循環流動，使發酵桶內部均勻受熱。內桶還附有酸堿度測試儀器的獨立通道，通道底部小孔可供發酵液流入。

發熱部分由電發熱體和導熱液體共同構成。

控制系統由溫度傳感器、酸堿度傳感器、集中控制模塊、指示燈、以及電源開關等構成。本裝置通過微電腦程序控制，實現青儲生物飼料桶體溫度的實時調節以及酸堿度的實時監控。

模擬實驗

高、低溫實驗。本實驗在電子顯示屏上依照功能鍵進行處理，設置導熱液體低于10℃熱棒開始加熱，高于35℃熱棒停止加熱。用大燒杯倒入15C左右的溫水進行模擬實驗，將溫度傳感器插入口杯中，發現3秒后加熱器開始工作;將溫度傳感器放入38C熱水中，經4秒后熱棒停止工作，達成預想要求。

酸堿度實驗。在燒杯中放入pH值為4.0的食醋，再放入酸堿度傳感器，熱棒停止工作發出提示音，表示發酵生物飼料成熟，各功能性狀態良好。

進入現場實驗，3.5天可產出合格的發酵飼料。

對照實驗

根據青儲生物飼料最佳發酵溫度范圍，將溫控青儲生物飼料桶與普通青儲生物飼料桶對照。在5C～9C的環境下，溫控青儲生物飼料桶內的飼料成熟時間提前11天，且品質提高;在10C～17℃的環境下，溫控青儲生物飼料桶內的飼料成熟時間比普通青儲飼料桶內的飼料成熟時間提前7天;在20C～35℃的環境下，溫控青儲生物飼料桶內的飼料成熟時間則提前1.5天。

作品的創新點

為寧鄉花豬生飼料處理提出新方法;

創新生物飼料生產的技術方案;

利用傳感技術保障飼料發酵的溫度和酸堿度控制的安全性;

為生物飼料發酵提供新設備。

完善改證，應用前景

根據發酵原理自編一套程序，調高發酵初期溫度，有利于需氧菌迅速耗盡桶內

從而快速進入無氧發酵，避免污染，可更好地保證發酵飼料質量。探究出熱循環管道與發酵桶最適宜的體積比，為建造大規模標準化的溫控青儲飼料裝置提供科學數據。

（本作品榮獲第二十四屆全國發明展金獎、湖南省第四十一屆青少年科技創新大賽一等獎。作者：湖南省寧鄉市玉潭街道紫金初級中學學生;指導教師：王普獻、徐智、肖雪坤）