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技术成果

基于饲料原料加工特性数据库的数字化水产饲料加工管理系统

发布时间：2023-03-23 点击量：【字体：大中小】

获奖情况

第二十三届中国国际高新技术成果交易会优秀产品奖

成果概述

在保障国家粮食安全及双碳重大发展需求推动下，开发多元化配方模式下的饲料精细加工减损关键技术及国产化软件系统对饲料行业高质量可持续发展至关重要。团队构建了具有自主知识产权的，涵盖40余种蛋白质及淀粉原料的加工特性数据库，利用大数据分析技术，将复杂多变的饲料配方中原料特性、工艺参数与产品质量数据化关联，对饲料加工和品质形成过程进行建模和仿真，开发了《饲料原料加工特性及饲料加工技术参数软件系统》。借力新IT基建和工业互联网思维，在仿真模型“预演”基础上，进行分析、评估、验证与优化，可精准预测饲料加工设备在多元化配方和产品质量需求下的工艺参数操作窗口，实现生产过程SAAS化（software as a service），具有国际首创性。

成果简介

技术原理：

针对饲料加工行业数字化、精细化低碳加工工艺技术创新不足，配方及生产控制系统基础构架落后以及动物营养与实际生产工艺脱节等产业共性问题。采集原料加工特性、设备构型、工艺参数及产品质量等数据并构建基础数据库，通过大数据分析对饲料加工和品质形成过程进行建模和仿真。以原料加工特性数据库和仿真模型为基础开发国产化饲料加工管理软件系统，结合传感器、装备数字化集成及全自动数据采集分析对软件及模型进行评估、验证与优化，进而实现低碳饲料加工以及产品质量的精细化、智能化调控。

创新点：

创新性地构建了涵盖40余种蛋白质及淀粉原料的饲料原料加工特性数据库，并通过大数据分析运算，将复杂多变的饲料配方中原料特性与工艺参数、产品质量进行数据化关联，建立了可用于指导工厂化生产的高精度饲料品质预测及工艺参数优化模型。

打破传统饲料生产线概念，结合传感器、装备数字化集成、数据自动采集等技术，实现了数字化水产饲料加工管理系统的SAAS化应用及工厂化示范。

主要技术指标：

原料加工特性数据库包含鱼粉、豆粕、棉籽浓缩蛋白、乙醇梭菌蛋白等30余种蛋白质原料及小麦面粉、玉米、稻谷、木薯粉等10余种淀粉原料的基本营养物质组成、热特性、流变学特性、黏度、水溶性、乳化特性等20余种理化及加工特性数据。

《饲料原料加工特性及饲料加工技术参数软件系统》基于饲料原料加工特性数据库（2万余条基础数据+系统运行期间实时采集数据）构建了高精度（R²＞0.88）饲料品质预测及工艺参数优化模型。通过输入配方结构、设定品质需求、赋予优化权重，可针对多元化配方及饲料品质需求推荐精确的加工工艺参数。

市场应用前景：

我国优质蛋白资源缺乏，在饲料行业开发多元化配方及绿色低碳发展背景下，针对复杂饲料原料建立加工特性数据库为首创技术。基于数据库的数字化水产饲料加工管理系统可解决传统及新型非粮蛋白源加工特性不明，关键工艺参数缺乏的问题。确保饲料原料加工特性，加工工艺参数，饲料加工质量与水产动物摄食、生长及消化性能的匹配，实现精准营养与精细加工协同发展。可在解决水产饲料生产加工过程能耗高，可控性不强等产业重大需求问题方面发挥重要作用，突破配方软件和自动配料系统的国外垄断，加速实现配方软件和配料系统国产化弯道超车，应用前景广阔。

节本增效情况：

系统已经在在珠海恒兴和江门澳华两家饲料企业工厂4条示范线开展应用，于2021年9月通过现场验收，并持续升级应用。目前涉及膨化机包括牧羊、布勒和恒润品牌。其中珠海恒兴牧羊MY146X2型号膨化机主机安装使用软件系统后，能耗从31.9 kW·h/吨下降到29 kW·h/吨，平均生产成本下降40元/吨，单厂每年新增经济效益320万元。饲料加工技术参数软件系统在江门澳华水产饲料工厂2套安德里兹EX1250型单螺杆膨化机和2套布勒AHCE155型双螺杆膨化机上安装后，打破了长期以操作工经验为主的生产模式，系统针对不同配方和饲料品质要求推荐合理、准确的工艺参数，使产品质量长期稳定且生产效率提高20 %以上，生产成本下降25-30元/吨。与广东恒兴饲料股份有限公司，深圳澳华集团、北京大北农集团均已达成合作意向，十四五期间将推动实现300万吨水产饲料生产线数字化应用，以饲料生产减损0.5%计算，可节约饲料原料成本约1.5亿元，通过提高生产效率，降低能耗，新增经济效益约1.0亿元。

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基于饲料原料加工特性数据库的数字化水产饲料工厂实施方案

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《饲料原料加工特性及饲料加工技术参数软件系统》及智能盒子设备

《原料加工特性及饲料加工技术参数软件系统》作为国家重点研发计划蓝色粮科技创新重点专项关键成果顺利完成工厂化示范并通过现场验收