[发明专利]一种氢氧化钙与电子束辐照联合处理固态秸秆的方法

说明书

本发明公开了一种氢氧化钙与电子束辐照联合处理固态秸秆的方法，属于秸秆利用技术领域，该方法先将粗粉碎的秸秆与Ca(OH)subgt;2/subgt;悬浊液混匀后密封静置处理3天以上，之后将固态处理时50％‑80％的秸秆水分降低至30％以下，并将秸秆细粉碎至过1mm筛网，最后对细粉碎后的秸秆粉按辐照剂量为0.3‑0.6kGy/kg干秸秆，进行电子束能量强度为5‑10Mev的辐照。该联合处理方法可有效破坏秸秆木质纤维结构并降低纤维束结晶度，提高秸秆的生物利用率，且处理后的秸秆无需脱毒处理就可直接进行下游利用，尤其适用于秸秆饲料化利用，可作为单胃动物的优质纤维日粮。

技术领域

本发明属于秸秆利用技术领域，尤其涉及一种氢氧化钙与电子束辐照联合处理固态秸秆的方法。

背景技术

农业秸秆年产量超9亿吨，饲料化利用率不足20％，且主要利用方式是干秸秆直接饲喂反刍动物。但干秸秆质地粗硬、适口性差且消化率低，作为粗饲料主要用于维持反刍动物正常瘤胃功能，饲用潜力未被充分挖掘。

秸秆主要成分是木质纤维素，由纤维素、半纤维素和木质素组成。纤维素是由D－葡萄糖单体以β-1,4糖苷键结合起来的长链状高分子化合物，约占秸秆干重的30％-50％，纤维素酶酶解后产生葡萄糖；半纤维素是由戊糖(木糖、阿拉伯糖)、己糖(甘露糖、半乳糖)和糖醛酸(葡萄糖醛酸)等多种单糖聚合而成的结构复杂的短链异源多聚体，不会像纤维素产生结晶结构，降解后主要产生木糖。秸秆中纤维素含量30％-45％，半纤维素含量20％-30％，两者合计60％-70％，若被充分降解成单糖供生物利用，产生的消化能只略低于玉米等能量饲料(淀粉含量70％左右)。秸秆经处理后瘤胃消化率可由30％左右提高到70％以上，消化率可提高40％以上，消化能可增加一倍多，采食2kg秸秆可获得相当于1kg以上玉米籽粒的消化能。单胃动物后肠与瘤胃相似，也可分解纤维组分，产生挥发性脂肪酸供能。因此，通过合适的技术加工，有望使秸秆减替饲料粮，这对保障粮食安全以及促进畜牧业可持续发展都有重要意义。

然而，秸秆的大规模高效利用受限于其惰性的木质纤维结构，该结构主要特征是纤维素、半纤维素和木质素相互镶嵌，其中木质素与半纤维素通过氢键和共价键结合形成网状结构，将纤维素包埋在内部，纤维素和半纤维素及木质素通过氢键结合。木质素化学结构复杂，具有非水溶性、难被分解的特点，木质纤维内部的纤维素被这种天然屏障包裹，无法得到暴露，纤维素酶难以接近和降解，故必须经预处理破坏三素间的交联结构，方能提高秸秆的利用率。

国内秸秆饲料化利用有粉碎、揉丝、蒸汽软化、氨化、黄贮等加工方式，但这对秸秆消化率提升有限，不能释放秸秆中的消化潜能。而利用酸化、碱化、氨化、汽爆等方式对秸秆预处理虽可大幅提升秸秆消化率，但却存在方法适用性差、产生有毒副产物以及工程化利用困难等问题，无法大规模地将秸秆“增值”，即消化率提高带来的收益不足以弥补破坏秸秆木质纤维结构的工艺投入。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种氢氧化钙与电子束辐照联合处理固态秸秆的方法，本发明的方法是能够满足常温常压、可连续生产、抑制物产量低、可直接饲喂、生产运维成本低等要求的秸秆高效处理方法，本发明方法能满足秸秆饲料化利用的工业化生产。

为实现上述目的，本发明提供了一种氢氧化钙与电子束辐照联合处理固态秸秆的方法，包括以下步骤：

(1)将秸秆粗粉碎；

(2)将氢氧化钙(Ca(OH)₂)悬浊液加入步骤(1)粉碎后的秸秆中，搅拌均匀；

(3)步骤(2)混合均匀后的物料常温下密封静置，干燥至水分30％以下；

(4)将步骤(3)得到的秸秆细粉碎；

(5)将细粉碎后的秸秆进行电子束辐照。