The use of handheld near-infrared reflectance spectroscopy (NIRS) for the proximate analysis of poultry feed and to detect melamine adulteration of soya bean meal

The use of handheld near infrared (NIR) instrumentation, as a tool for rapid analysis, has the potential to be used widely in the animal feed sector. A comparison was made between handheld NIR and benchtop instruments in terms of proximate analysis of poultry feed using off-the-shelf calibration models and including statistical analysis. Additionally, melamine adulterated soya bean products were used to develop qualitative and quantitative calibration models from the NIRS spectral data with excellent calibration models and prediction statistics obtained. With regards to the quantitative approach, the coefficients of determination (R2) were found to be 0.94-0.99 with the corresponding values for the root mean square error of calibration and prediction were found to be 0.081-0.215 % and 0.095-0.288 % respectively. In addition, cross validation was used to further validate the models with the root mean square error of cross validation found to be 0.101-0.212 %. Furthermore, by adopting a qualitative approach with the spectral data and applying Principal Component Analysis, it was possible to discriminate between adulterated and pure samples.

Effect of feed space allowance and period of access to food on dairy cow performance

Two experiments were conducted to examine the ‘long-term’ effect of feed space allowance and period of access to feed on dairy cow performance. In Experiment 1, three horizontal feed space allowances (20, 40 and 60 cm cow−1) were examined over a 127-d period (14 cows per treatment). In Experiment 2, 48 dairy cows were used in a continuous design (10-week duration) 2 × 2 factorial design experiment comprising two horizontal feed space allowances (15 and 40 cm cow−1), and two periods of access to feed (unrestricted and restricted). With the former, uneaten feed was removed at 08·00 h, while feeding took place at 09·00 h. With the latter, uneaten feed was removed at 06·00 h, while feeding was delayed until 12·00 h. Mean total dry-matter (DM) intakes were 19·0, 18·7 and 19·3 kg cow−1 d−1 with the 20, 40 and 60 cm cow−1 treatments in Experiment 1, and 18·1 and 18·2 kg cow−1 d−1 with the ‘restricted feeding time’ treatments, and 17·8 and 18·1 kg d−1 with the ‘unrestricted feeding time’ treatments (15 and 40 cm respectively) in Experiment 2. None of milk yield, milk composition, or end-of-study live weight or condition score were significantly affected by treatment in either experiment (P > 0·05), while fat + protein yield was reduced with the 15-cm treatment in Experiment 2 (P < 0·05). When access to feed was restricted by space or time constraints, cows modified their time budgets and increased their rates of intake.

Evaluation of thermochemical biomass conversion in fluidized bed

Dado o aumento acelerado dos preços dos combustíveis fósseis e as incertezas quanto à sua disponibilidade futura, tem surgido um novo interesse nas tecnologias da biomassa aplicadas à produção de calor, eletricidade ou combustíveis sintéticos. Não obstante, para a conversão termoquímica de uma partícula de biomassa sólida concorrem fenómenos bastante complexos que levam, em primeiro lugar, à secagem do combustível, depois à pirólise e finalmente à combustão ou gasificação propriamente ditas. Uma descrição relativamente incompleta de alguns desses estágios de conversão constitui ainda um obstáculo ao desenvolvimento das tecnologias que importa ultrapassar. Em particular, a presença de elevados conteúdos de matéria volátil na biomassa põe em evidência o interesse prático do estudo da pirólise. A importância da pirólise durante a combustão de biomassa foi evidenciada neste trabalho através de ensaios realizados num reator piloto de leito fluidizado borbulhante. Verificou-se que o processo ocorre em grande parte à superfície do leito com chamas de difusão devido à libertação de voláteis, o que dificulta o controlo da temperatura do reator acima do leito. No caso da gasificação de biomassa a pirólise pode inclusivamente determinar a eficiência química do processo. Isso foi mostrado neste trabalho durante ensaios de gasificação num reator de leito fluidizado de 2MWth, onde um novo método de medição permitiu fechar o balanço de massa ao gasificador e monitorizar o grau de conversão da biomassa. A partir destes resultados tornou-se clara a necessidade de descrever adequadamente a pirólise de biomassa com vista ao projeto e controlo dos processos. Em aplicações de engenharia há particular interesse na estequiometria e propriedades dos principais produtos pirolíticos. Neste trabalho procurou-se responder a esta necessidade, inicialmente através da estruturação de dados bibliográficos sobre rendimentos de carbonizado, líquidos pirolíticos e gases, assim como composições elementares e poderes caloríficos. O resultado traduziu-se num conjunto de parâmetros empíricos de interesse prático que permitiram elucidar o comportamento geral da pirólise de biomassa numa gama ampla de condições operatórias. Para além disso, propôs-se um modelo empírico para a composição dos voláteis que pode ser integrado em modelos compreensivos de reatores desde que os parâmetros usados sejam adequados ao combustível ensaiado. Esta abordagem despoletou um conjunto de ensaios de pirólise com várias biomassas, lenhina e celulose, e temperaturas entre os 600 e 975ºC. Elevadas taxas de aquecimento do combustível foram alcançadas em reatores laboratoriais de leito fluidizado borbulhante e leito fixo, ao passo que um sistema termo-gravimétrico permitiu estudar o efeito de taxas de aquecimento mais baixas. Os resultados mostram que, em condições típicas de processos de combustão e gasificação, a quantidade de voláteis libertada da biomassa é pouco influenciada pela temperatura do reator mas varia bastante entre combustíveis. Uma análise mais aprofundada deste assunto permitiu mostrar que o rendimento de carbonizado está intimamente relacionado com o rácio O/C do combustível original, sendo proposto um modelo simples para descrever esta relação. Embora a quantidade total de voláteis libertada seja estabelecida pela composição da biomassa, a respetiva composição química depende bastante da temperatura do reator. Rendimentos de espécies condensáveis (água e espécies orgânicas), CO2 e hidrocarbonetos leves descrevem um máximo relativamente à temperatura para dar lugar a CO e H2 às temperaturas mais altas. Não obstante, em certas gamas de temperatura, os rendimentos de algumas das principais espécies gasosas (e.g. CO, H2, CH4) estão bem correlacionados entre si, o que permitiu desenvolver modelos empíricos que minimizam o efeito das condições operatórias e, ao mesmo tempo, realçam o efeito do combustível na composição do gás. Em suma, os ensaios de pirólise realizados neste trabalho permitiram constatar que a estequiometria da pirólise de biomassa se relaciona de várias formas com a composição elementar do combustível original o que levanta várias possibilidades para a avaliação e projeto de processos de combustão e gasificação de biomassa.