一种生物炭畜禽饲料添加剂及其生产和使用方法
【专利摘要】本发明提供一种生物炭畜禽饲料添加剂及其生产和使用方法。该添加剂由按照重量百分比80-87.5％的生物炭和12.5-20％的精馏生物质馏液组成。该添加剂可与饲料粉末混合使用，也可混合造粒使用，也可单独造粒使用。有效提高畜禽生产性能，改善畜禽的胴体品质，是一种成本低廉、化学结构稳定、加工贮存方便、使用安全、不存在配伍禁忌、可以替代抗生素类药物的天然、绿色饲料添加剂，应用前景广阔。
【专利说明】一种生物炭畜禽饲料添加剂及其生产和使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及畜牧业养殖领域，特别涉及一种生物炭畜禽饲料添加剂及其生产方法和使用
[0002]方法。
【背景技术】
[0003]近年来，随着人们生活水平和健康意识的不断提高，食品安全问题已经在全球范围受到广泛关注。由于抗生素如磺胺类药、驱虫药、镇静药等在饲料中长期使用会导致畜禽产品中产生药物残留、畜禽对药物产生耐药性等不良后果，禁止在畜牧生产中应用抗生素添加剂的呼声越来越高。欧盟已明令禁止在动物饲料中使用抗生素促生长剂，包括中国在内的许多其他国家也正在考虑实施类似的禁令。目前，很多可以替代抗生素的饲料添加剂逐渐被开发。如在饲料中添加酶制剂来改善动物对饲料中营养成分的利用率。但是，由于各种酶发挥其活性所需的环境不同、保存和复合使用困难而且还存在安全性能的问题，导致了酶类制剂的推广和应用都受到一定范围的限制。另外，中草药饲料添加剂也被视为可以替代抗生素的产品，但中草药添加剂虽然具无毒无公害、资源丰富的特点，但因其种类繁多、成本过高、配伍困难、营养成分的地域性很强等原因一直未形成固定统一的配伍原则和应用理论。
[0004]本发明的目的是提供一种以生物炭为主要原料的生物炭畜禽饲料添加剂。本发明使用的生物炭是农林废弃生物质在低氧条件下不完全燃烧后形成的黑色粉末状粒状，具有突出的生物化学稳定性、抗降解性、以及对微生物的惰性。生物炭具有良好的孔隙结构和较大的比表面积。一方面，其大量的微米级孔隙可以为微生物的生长和繁殖提供庇护所，促进有益菌群形成竞争优势，大量增殖。另一方面，生物炭的纳米级孔隙可以吸附养分，供给微生物生长，对于微量的有机或无机污染物，则可以将其吸附固定，并随粪便排出体外。本发明的另一个目的是提供一种生物炭畜禽饲料添加剂的生产方法。该方法采用生物质炭化过程中产生的醋液洗脱部分碱金属，同时也洗脱堵塞生物炭孔隙的表面液态凝聚物，进一步打开微孔，增加比表面积。用本发明提供的方法制备的生物炭畜禽饲料添加剂具有显著的促进畜禽生长，改善肉质的作用。因为本发明所使用的生物炭来源于农林业废弃植物源生物质资源，存量大、价格低廉、易于获取。因此，本发明提供的生物炭畜禽饲料添加剂是一种成本低廉、加工方便，使用安全，可以替代抗生素类药物的天然、绿色饲料添加剂，应用前景广阔。
【发明内容】
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种生物炭畜禽饲料添加剂，含有:改性生物炭；所述改性生物炭是指用生物质馏液与生物炭按重量比80?87.5: 12.5?20比例混合所得的生物炭。
[0006]所述的生物质馏液是指用生物质炭化过程中产生的液态热解产物经精馏后所获得的生物质馏液。
[0007]本发明提供的生物炭畜禽饲料添加剂中还可加入重量比为1-2%的羧甲基纤维素钠。
[0008]本发明还提供了一种生物炭畜禽饲料添加剂的生产方法，包括:生物炭粉碎后过80?100目筛，将生物质炭化过程中产生的液态热解产物经精馏后所获得的生物质馏液与生物炭按重量比80?87.5: 12.5?20比例混合即得。
[0009]所述的生物炭为玉米芯炭、稻壳炭、花生壳炭、稻杆炭、蘑燕盘炭中的一种或几种的混合，但不限于此。生物炭的具体生产过程参见专利号是ZL201110073104.1的中国发明专利所描述的一种组合式生物质颗粒炭化炉及其生产方法或专利号是ZL201210269600.9的中国发明专利所描述的一种环保型组合式生物质快速炭化炉及其制炭方法。炭化温度条件为300?500°C，优选的为450°C。
[0010]所述的生物质馏液来源于生物炭制备过程中产生的液态热解产物(生物质醋液)。为了去除醋液中的焦油，将上述液态热解产物静置48小时后，取上部液体，在塔顶温度101?103°C，釜底温度104?118°C的条件下精馏30分钟后获得的淡黄色透明液体即为精馏生物质馏液。优选的塔顶温度为103°C，釜底温度为105°C。
[0011]精馏过程中产生的废液可用于制作有机肥。
[0012]本发明还提供了生物炭畜禽饲料添加剂的使用方法。
[0013]将本发明提供的生物炭畜禽饲料添加剂按照重量百分比0.2?6%的比例添加到畜禽饲料原料中，充分混合后造粒。后续过程同饲料加工过程。
[0014]优选的，使用压盘造粒方法制备直径3?5mm,高度5?8mm的柱形颗粒。
[0015]与现有抗生素替代饲料添加剂相比，本发明具有以下优点:
[0016]1、生产工艺简单，原料易得，成本低廉。本发明提供的生物炭畜禽饲料添加剂的生物炭原材料为玉米芯、花生壳、稻壳等，来自于农林业生产的废弃生物质，所用设备为常用的粉碎机、简易炭化炉、搅拌器等，生产设备简单，成本低廉，易于产业化。
[0017]2、效果显著，无药残。本发明提供的生物炭畜禽饲料添加剂来自自然界广泛存在的生物质，经过炭化过程后不但杀灭了病原菌，也分解掉了生物质可能携带的农残。生物炭理化性质稳定，抗生物分解能力强，其作用机理在于在动物消化道内形成偏碱性微环境，并为微生物提供庇护所，促进有益菌繁衍，改善菌系结构。
[0018]3、固碳减排，安全环保。本发明以农林业废弃物为生产原料，制备的生物炭具有很高的稳定的碳元素含量，随畜禽粪便排出后便封存于土壤。该方法有助于提高秸杆等生物质资源利用率，消减秸杆焚烧导致的面源污染，促进农业固碳减排。
[0019]4、改性后的生物炭降低生物炭盐分，进一步打开生物炭孔隙，并减少生物炭的烟熏味道。提高适口性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1中所示为按照实施例2制备的生物炭畜禽饲料添加剂制成品样品。
[0021]图2所示为按照实施例4制备的生物炭畜禽饲料添加剂制成品样品。
【具体实施方式】[0022]实施例1生物炭的生产方法
[0023]本实施例示例性描述了利用专利号是ZL201210269600.9的中国发明专利所描述的一种环保型组合式生物质快速炭化炉及其制炭方法制备生物炭，再进一步以该生物炭为基础生产生物炭畜禽饲料添加剂的方法，但并不限于此。
[0024]用上述炭化炉以农林废弃生物质制备生物炭的工艺流程，包括选料、物料加工、装炉、封炉、出炉等步骤。
[0025]生物炭来源为玉米秸杆、玉米芯、花生壳、稻壳、稻草、生产用废弃食用菌基质等，但不限于此。
[0026]所述的选料是指将农林废弃生物质自然风干或人工烘干，使其含水量降至20%以下。优选的，含水量降至16%以下。其中，用于引燃的物料应将含水量降至8%以下。优选的，含水量降至5%以下。
[0027]所述的物料加工是指可采用现有技术中任何破碎方式将上述的合格生物质加工粉碎。粉碎后的生物质颗粒直径为2?IOmm ;优选的，粉碎后的生物质颗粒直径为2?7mm ;更优选的，粉碎后的生物质颗粒直径为2?5mm。粉碎后的生物质颗粒可过筛筛选，对于不符合要求的生物质颗粒可重新加工。对于花生壳、稻壳等，可不经破碎，直接炭化。
[0028]所述的装炉是指引燃后，将加工好的生物质颗粒装入炉体中，最初的物料加入量以覆盖在燃烧器上30?60厘米为宜。优选为30?40厘米。物料被点燃后，持续自燃，无需外加热源。物料在亚高温条件下缺氧炭化，人工控制缺氧条件。当炉体内温度达到450°C时，及时补充物料控制氧气供应量。每次追加物料的厚度为10?30厘米，优选为15?20厘米。也可根据炉体内的物料燃烧状况随时补充物料控制氧气供应量，每次追加物料的时间间隔大约为I?2小时。
[0029]所述的封炉是指当最上一层物料开始炭化后，将物料最终填满并扣盖，通过炉盖上的顶盖控制氧气进入量。最后，用湿软的泥土等封闭炭化炉各组件间的接缝，保证炉体内部与外界氧气隔绝。
[0030]所述的出炉是在封炉并放置12?24小时后，自然冷却。待完全冷却后，卸除顶盖，用牵引滑轮掀起炉体，将成品炭移出，计量包装。
[0031]将炭化过程中获得的液态热解产物静置48小时后，取上部液体，在塔顶温度103°C，釜底温度105°C的条件下精馏30分钟后获得淡黄色透明液体，即生物质醋液，其中乙酸含量约为75?80%。
[0032]将生物炭粉碎后过80?100目筛制备为炭粉。按照重量比4?7: I的比例将4?7份炭粉与I份生物质醋液充分搅拌混匀，制备为生物炭畜禽饲料添加剂。
[0033]将上述半封闭式颗粒炭化炉生产玉米芯颗粒炭的过程中，将炭化炉排气口与气体冷凝系统相接，获得的液态热解产物，将其静置48小时后，取上部液体，用精馏塔在塔顶温度103°C，釜底温度105°C的条件下精馏30分钟后获得淡黄色透明液体，即生物质馏液。
[0034]实施例2生物炭畜禽饲料添加剂的生产方法
[0035]将生物质炭化过程中产生的液态热解产物经精馏后所获得的生物质馏液与生物炭按重量比4:I比例混合即得。
[0036]实施例3 —种生物炭畜禽饲料添加剂的使用方法
[0037]本实施例示例性描述了一种生物炭畜禽饲料添加剂的使用方法，但并不限于此。将本发明提供的生物炭畜禽饲料添加剂按照重量百分比0.2?6%的比例添加到畜禽饲料原料中，一般在家禽饲料中的添加比例为0.2?0.8%，优选为0.4%;猪饲料中的添加比例为3?6%,优选为4%,使用搅拌机充分混合,再使用饲料造粒机造粒。造粒机、搅拌机均是本领域的常用机械。
[0038]实施例4 一种生物炭畜禽饲料添加剂的使用方法
[0039]本实施例示例性描述了一种生物炭畜禽饲料添加剂的使用方法，但并不限于此。将实施例2提供的生物炭畜禽饲料添加剂中还加入重量比为I?2%的羧甲基纤维素钠，使用压盘造粒方法制备直径3?5mm,高度5?8mm的柱形颗粒,再按照0.2?6%的比例添加到畜禽饲料中。压盘造粒机是本领域的常用机械。羧甲基纤维素钠是食品领域经常使用的无毒副作用添加剂。
[0040]实施例5 —种生物炭畜禽饲料添加剂的使用效果
[0041]以实施例2所生产的添加剂为研究对象，以实施例3所描述的一种生物炭畜禽饲料添加剂使用方法进行猪养殖试验。试验于岫岩某猪场进行。试验选用40头20kg的杜勒长尾大杂交猪，10头一组，两次重复，以添加抗生素的饲料为对照处理，开展养殖试验60天。实验结果表明，生物炭畜禽饲料添加剂饲料组育肥猪屠宰后眼肌面积较对照组显著提高了 4.6%、背膘厚度显著降低了 6.1%，肉的熟肉率和口感均有改善。
[0042]实施例6:—种生物炭畜禽饲料添加剂的使用效果
[0043]以实施例4生产的炭基饲料添加剂进行养殖试验，以实施例3所描述的一种生物炭畜禽饲料添加剂使用方法进行。试验于岫岩的某蛋鸡场进行。试验选用80只160日龄的海兰褐壳蛋鸡，20只一组，两次重复，以添加抗生素的饲料为对照处理，开展养殖试验60天。实验结果表明，生物炭畜禽饲料添加剂饲料组蛋鸡产蛋率提高了 2.5%，蛋品质明显改善，蛋重增加1.3%，蛋壳强度和蛋壳厚度明显增加，且显著延长了鸡蛋的贮存期。
[0044]以上实施例仅用于解释本发明，不能理解为对本发明的具体限制。
【权利要求】
1.一种生物炭畜禽饲料添加剂，其特征在于含有: 改性生物炭； 所述改性生物炭是指用生物质馏液与生物炭按重量比80?87.5: 12.5?20比例混合所得的生物炭； 所述的生物质馏液是指用生物质炭化过程中产生的液态热解产物经精馏后所获得的生物质馏液。
2.如权利要求1所述的生物炭畜禽饲料添加剂，其中还加入重量比为1-2%的羧甲基纤维素钠。
3.权利要求1或2所述的生物炭畜禽饲料添加剂的生产方法，其特征在于:生物炭粉碎后过80?100目筛，生物质馏液与生物炭按重量比80?87.5: 12.5?20比例混合。
4.权利要求1或2所述的生物炭畜禽饲料添加剂的使用方法，其特征在于:按照重量百分比0.2?6%的比例添加到畜禽饲料原料中，充分混合后饲喂畜禽。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于:家禽饲料中的添加比例为0.2?0.8%。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于:猪饲料中的添加比例为3?6%。
7.权利要求1或2所述的生物炭畜禽饲料添加剂在畜禽饲养中的用途。
【文档编号】A23K1/18GK103815176SQ201410016177
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】韩杰, 孟军 申请人:沈阳农业大学