好饲料还需好装置

王籽晗 周贞依 潘子煜

研究背景

研究景“宁乡花猪”作为湖南省“四大名猪”之ー，已有1000余年的历史。按照传统煮粥加青菜的方法饲喂的宁乡花猪，肉质细嫩、味道鮮美、营养丰富，有着浓郁的肉香。不过，近些年由于传统饲喂的人工成本上升，改用配合饲料喂养的猪肉品质下降，口感大不如前。尽管如此，由于“非洲猪瘟”爆发严重影响养猪户的积极性，致使猪肉产量下降，因此肉价依然路上涨。

为了发展生猪生产、降低饲养成本，国家大力提倡发展发酵“无抗”饲料，减少抗生素的使用，保障食品安全。我们带着这些问题到实地参观考察，请教养猪专业户和畜牧专家，对目前“宁乡花猪”发酵生物饲料生产设备进行分析，发现其中仍有不稳定因素。最终，我们将相关技术问题作为这次活动的研究课题。

目前发酵饲料存在的问题

我们在参观考察中发现，饲养员将青菜或青草切碎之后，通常将青料与少量碎玉米或豆粕拌和一起放入专用桶内封装发酵，是否符合要求则完全凭人工经验。其中，发酵后的饲料酸度凭人的嗅觉判断，没有确切标准;发酵时间受环境温度制约，夏季发酵易过头，饲料变质而造成浪费，而冬季发酵时间长，易造成整体饲料供需不正常;发酵过程仍需人工管理，增加了劳动成本，缺少科学化管理。实现科学的温度控制、酸度测定和自动化管理，是我们创新小组要解决的问题。

结构设计

温控自测式青储饲料装置由桶体、发热部分和控制系统三部分组成。

桶体又分三个结构，包括用不锈钢和隔热材料做成的双层保温外桶、桶盖，以及装储青饲料的内桶。

内桶中间有利于热循环的管体结构，内桶中央管道与桶底下端导热液体相通，形成热循环流动，使发酵桶内部均匀受热。内桶还附有酸碱度测试仪器的独立通道，通道底部小孔可供发酵液流入。

发热部分由电发热体和导热液体共同构成。

控制系统由温度传感器、酸碱度传感器、集中控制模块、指示灯、以及电源开关等构成。本装置通过微电脑程序控制，实现青储生物饲料桶体温度的实时调节以及酸碱度的实时监控。

模拟实验

高、低溫实验。本实验在电子显示屏上依照功能键进行处理，设置导热液体低于10℃热棒开始加热，高于35℃热棒停止加热。用大烧杯倒入15C左右的温水进行模拟实验，将温度传感器插入口杯中，发现3秒后加热器开始工作;将温度传感器放入38C热水中，经4秒后热棒停止工作，达成预想要求。

酸碱度实验。在烧杯中放入pH值为4.0的食醋，再放入酸碱度传感器，热棒停止工作发出提示音，表示发酵生物饲料成熟，各功能性状态良好。

进入现场实验，3.5天可产出合格的发酵饲料。

对照实验

根据青储生物饲料最佳发酵温度范围，将温控青储生物饲料桶与普通青储生物饲料桶对照。在5C～9C的环境下，温控青储生物饲料桶內的饲料成熟时间提前11天，且品质提高;在10C～17℃的环境下，温控青储生物饲料桶内的饲料成熟时间比普通青储饲料桶内的饲料成熟时间提前7天;在20C～35℃的环境下，温控青储生物饲料桶內的饲料成熟时间则提前1.5天。

作品的创新点

为宁乡花猪生饲料处理提出新方法;

创新生物饲料生产的技术方案;

利用传感技术保障饲料发酵的温度和酸碱度控制的安全性;

为生物饲料发酵提供新设备。

完善改证，应用前景

根据发酵原理自编一套程序，调高发酵初期温度，有利于需氧菌迅速耗尽桶内

从而快速进入无氧发酵，避免污染，可更好地保证发酵饲料质量。探究出热循环管道与发酵桶最适宜的体积比，为建造大规模标准化的温控青储饲料装置提供科学数据。

（本作品荣获第二十四届全国发明展金奖、湖南省第四十一届青少年科技创新大赛一等奖。作者：湖南省宁乡市玉潭街道紫金初级中学学生;指导教师：王普献、徐智、肖雪坤）