飼料加工工藝的最新研究進(jìn)展

qingfeng77121

摘要：隨著動物營養(yǎng)研究的不斷深入、人們對飼料產(chǎn)品的不斷認(rèn)識以及飼料廠競爭的加劇，飼料加工工藝不斷發(fā)生變化，飼料加工中的新概念、新工藝、新設(shè)備不斷地被提出。本文主要討論飼料加工業(yè)的研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：飼料、加工工藝、進(jìn)展
飼料加工工藝是飼料生產(chǎn)中一個很重要的環(huán)節(jié)，是確保飼料工業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的堅強(qiáng)支柱之一。但隨著飼料原料品種的不斷增加，添加劑量的減少等諸多因素的影響，要求加工工藝進(jìn)行相應(yīng)的變化，以增強(qiáng)飼料廠競爭能力。
1．粉碎加工
　　粉碎工序是飼料廠的主要工序之一。粉碎質(zhì)量直接影響到飼料生產(chǎn)的質(zhì)量、產(chǎn)量和電耗等綜合成本，同時也影響到飼料的內(nèi)在品質(zhì)和飼養(yǎng)效果。粉碎加工一直是飼料加工中一個活躍的研究領(lǐng)域，主要研究粉碎粒度、均勻性、電耗以及與粉碎相關(guān)的領(lǐng)域。
　　粉碎設(shè)備主要有臥式錘片粉碎機(jī)、輥式粉碎機(jī)和立式錘片粉碎機(jī)三種。其中輥式粉碎機(jī)粉碎粒度比較均勻，能控制粒度的分布范圍；綜合各項指標(biāo)，立式錘片粉碎機(jī)是優(yōu)先發(fā)展的機(jī)型[1]。飼料生產(chǎn)中不同的料型、不同的飼喂對象具有不同的要求，因此根據(jù)需要在工藝中組合使用已成為發(fā)展的趨勢。
　　傳統(tǒng)的粉碎工藝為一次性開放式粉碎工藝，但隨著飼料原料的多樣性要求粉碎工藝作出相應(yīng)的調(diào)整。目前粉碎工藝有三種，即一次、二次和閉路粉碎工藝。與一次粉碎工藝相比，二次、閉路粉碎工藝能耗低，易提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量，因此多被大、中型飼料廠采用[2]。
2．配料系統(tǒng)
　　配料系統(tǒng)的變化主要是適應(yīng)添加品種的增加，添加量的減少，稱量準(zhǔn)確性的提高，同時要縮短稱量的周期，提高單位時間內(nèi)的生產(chǎn)量。在線配方是有待發(fā)展的領(lǐng)域之一[3]。目前正在試驗一種儀器，安裝在進(jìn)行的設(shè)備上，對要使用的原料進(jìn)行化學(xué)成分在線分析，用它可以測定各種化學(xué)成分，如氨基酸、水分、粗纖維和淀粉等。因此，將有可能做到一批一批地重組飼料配方，十分準(zhǔn)確地制成所需的飼料，使生產(chǎn)的飼料品質(zhì)穩(wěn)定，減少由于原料的變化對飼料品質(zhì)的影響。
　　稱量準(zhǔn)確性是另一個發(fā)展領(lǐng)域[3]?，F(xiàn)有的分批配料系統(tǒng)主要是加量配料系統(tǒng)，在稱量的準(zhǔn)確性和稱量的時間上均有待改進(jìn)。在稱量過程中不可避免會出現(xiàn)空中量，盡管可以采用一些技術(shù)減少空中量，但不可能完全消除，影響物料稱量準(zhǔn)確性。加量稱量系統(tǒng)也使物料稱量的周期延長?，F(xiàn)在已經(jīng)有幾種微量配料系統(tǒng)，是采用減重方式來計量的。采用減重的方式可以避免空中量的出現(xiàn)，提高稱量的準(zhǔn)確性，同時有可能稱量10個或更多物料的重量，這就縮短了配料周期(有可能達(dá)到1~1.5分鐘)，而且精確度比較高，能與周期很短的混合機(jī)相匹配。
　　粉碎工藝與配料工藝有著密切的聯(lián)系。按其組合方式可分為先配料后粉碎(簡稱先配后粉)和先粉碎后配料(簡稱先粉后配)兩類工藝。目前國內(nèi)普遍采用的是先粉后配工藝，也有一些飼料廠采用先配后粉工藝。先配后粉工藝有許多優(yōu)點，但也有以下缺點：
　?、?/font>自動化控制要求高；
　?、诜鬯闄C(jī)換篩、換錘片致使后路停止工作；
　?、鄯鬯闄C(jī)周期性空運轉(zhuǎn)。
　　但隨著機(jī)械電子行業(yè)的發(fā)展，電子元件的質(zhì)量及使用范圍擴(kuò)大，車間作業(yè)安排更具合理性與先進(jìn)性，這些缺點能得以較好的解決；隨著飼料原料的開發(fā)，油菜籽、葵花籽等富含油又富含蛋白質(zhì)原料的使用在逐漸增加，因這類含油高的原料單一粉碎比較困難，因此采用先配后粉工藝將會越來越多[2]。
3．混合加工
　　混合加工設(shè)備研究的領(lǐng)域主要是提高混合均勻度、縮短混合時間，提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量。混合設(shè)備的形式很多，常用混合設(shè)備有臥式螺帶混合機(jī)、臥式槳葉混合機(jī)、臥式雙軸槳葉式混合機(jī)(Forberg)。各類混合機(jī)的混合性能見表1[4]。
　　Forberg是一種高效短周期混合機(jī)，由兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子上焊有多個特殊角度的槳葉，槳葉一方面帶動物料沿機(jī)槽內(nèi)壁作逆時針旋轉(zhuǎn)，一方面帶動物料左右翻動，在兩個轉(zhuǎn)子的交叉處重疊，形成了一個失重區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，不管物料的形狀、大小和密度如何，都能上浮，處于瞬間失重狀態(tài)，以使物料在機(jī)槽內(nèi)形成全方位連續(xù)循環(huán)翻動，相互交錯剪切，從而達(dá)到快速柔和及混合均勻的效果。但受配料系統(tǒng)能力的限制，混合效果有限[5]。臥式單軸快速混合機(jī)混合時間在1.5分鐘以上，較Forberg型更能適合配料系統(tǒng)的生產(chǎn)，同時又適宜老飼料廠擴(kuò)容改造的需求，二者均屬于發(fā)展型混合設(shè)備。
4．顆粒加工
　　顆粒加工是飼料加工中的一個深加工過程，由于人們對加工產(chǎn)品的質(zhì)量認(rèn)識以及加工過程的復(fù)雜性，在這方面的研究比較多。從調(diào)質(zhì)器、制粒機(jī)和膨化機(jī)等部件的改進(jìn)，到冷卻器的設(shè)計、制粒后顆粒穩(wěn)定、液體添加系統(tǒng)，這些研究都是為了獲得高質(zhì)量顆粒飼料。
4.1 調(diào)質(zhì)
　　調(diào)質(zhì)是飼料制粒前進(jìn)行水熱處理，軟化粉料的加工過程。在傳統(tǒng)的飼料廠，制粒前的調(diào)質(zhì)是較難操作的環(huán)節(jié)，而且任何單一的調(diào)質(zhì)時間都不可能是所有飼料的最佳調(diào)質(zhì)時間，因此需要對調(diào)質(zhì)時間加以變動。人們很早就知道調(diào)質(zhì)滯留時間對調(diào)質(zhì)和制粒質(zhì)量都有影響。近年來歐洲對此作出了幾項革新，包括調(diào)質(zhì)器角度、槳葉角度調(diào)節(jié)和蒸汽或粉料的堵頭[6]。
對調(diào)質(zhì)器角度來說，幾乎每臺調(diào)質(zhì)器都是水平安裝的。在調(diào)質(zhì)器后面加一活頁和一個可使調(diào)質(zhì)器提高的裝置，使用柔性喂料和卸料口，就可實現(xiàn)對滯留時間近乎任意的調(diào)節(jié)。在正常作業(yè)條件下，調(diào)質(zhì)將始于水平安裝的調(diào)質(zhì)器，一旦獲得穩(wěn)定的作業(yè)條件，調(diào)質(zhì)器就可傾斜以延長滯留時間至所希望的水平。
　　對槳葉角度調(diào)節(jié)而言，已經(jīng)新開發(fā)出一種裝置。在調(diào)質(zhì)室的前1/3槳葉采用槳葉與軸成45°角，對后2/3槳葉進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，可使調(diào)質(zhì)室后段基本充滿粉料有利于物料的充分?jǐn)嚢?；可以在作業(yè)過程中改變?nèi)~片角度，以利于根據(jù)物料的性質(zhì)和調(diào)質(zhì)的要求變換槳葉的角度，使物料在調(diào)質(zhì)室內(nèi)滯留時間任意調(diào)節(jié)。
　　對調(diào)質(zhì)器的一個相當(dāng)簡單而有效的措施是安裝一個堵頭或擋板以堵塞蒸汽出口或物料出口。上部擋板可防止蒸汽不與物料接觸就穿過整個調(diào)質(zhì)器排出。底部擋板起一個堵頭的作用，迫使葉片把調(diào)質(zhì)的物料提升到擋板開口上方。在這種情況下，要認(rèn)真對待藥劑殘留問題，因為在每次運行結(jié)束時有25~100kg物料會留在調(diào)質(zhì)器里面。
　　長時間調(diào)質(zhì)是采用增加調(diào)質(zhì)時間的方式來達(dá)到加強(qiáng)調(diào)質(zhì)的目的。傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)通常由制粒機(jī)自帶調(diào)質(zhì)器或者普通正常短時調(diào)質(zhì)器完成。由于物料在調(diào)質(zhì)器內(nèi)停留時間較短，因此調(diào)質(zhì)效果不太理想，顆粒中的糊化率只有16~25%。隨著飼料質(zhì)量要求的不斷提高、特種水產(chǎn)養(yǎng)殖的迅猛發(fā)展，相繼出現(xiàn)了多級調(diào)質(zhì)、制粒后熟化調(diào)質(zhì)和高壓環(huán)隙膨脹調(diào)質(zhì)等調(diào)質(zhì)方法。多級調(diào)質(zhì)通過延長調(diào)質(zhì)時間來提高調(diào)質(zhì)效果，淀粉糊化效果程度可達(dá)到40%~60%。制粒后熟化調(diào)質(zhì)是將剛壓制出的顆粒(約70~80℃)進(jìn)行保溫，讓熱顆粒在高溫、高濕的環(huán)境下持續(xù)一端時間，使顆粒飼料中淀粉充分糊化，蛋白質(zhì)充分變性。同時使前期產(chǎn)生的裂紋再次糊合，提高飼料的耐久性，以滿足水產(chǎn)飼料的特殊要求。高壓環(huán)隙膨脹調(diào)質(zhì)是一種針對粉狀飼料進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理的先進(jìn)的、新型的方法。它采用的是一種高壓環(huán)隙膨脹調(diào)質(zhì)器，物料在工作區(qū)與蒸汽進(jìn)行強(qiáng)烈的擠壓和加壓調(diào)質(zhì)作用，使得固、液、氣三相物料整體在受剪切力、擠壓力和蒸汽壓力的綜合力狀態(tài)下，被強(qiáng)制推動通過可調(diào)環(huán)隙圓錐形排料閥，整個處理過程僅為幾秒鐘，但最高壓力可達(dá)100Mpa，最高料溫可達(dá)170℃，使物料能充分地調(diào)質(zhì)和熟化。
4.2 制粒
　　顆粒飼料具有眾多優(yōu)越性，其通過蒸汽熱能、機(jī)械摩擦能和壓力等因素的綜合作用，達(dá)到滅菌、提高飼料消化率的諸多功能，但過度的熱加工會造成熱敏性營養(yǎng)成分的實效，降低飼效，因此有效加工是最新的發(fā)展趨勢。美國的Wenger公司研制成功了通用熟化制粒機(jī)(Universal Pellet Cooker, UPC)，這種機(jī)器用于許多專用產(chǎn)品上，其淀粉熟化達(dá)60~80%，耐久性指數(shù)(PDI)超過95%，可以制成高脂肪和高糖蜜的顆粒飼料，容積密度為550g/l~750g/l。用UPC可以達(dá)到非常好的顆粒質(zhì)量[6,7]。
　　顆粒飼料的成形是在擠壓室內(nèi)完成的，現(xiàn)時的制粒機(jī)只有一個擠壓室和一套壓輥壓模。近年，人們又提出了一種新的制粒工藝——重復(fù)制粒。重復(fù)制粒是指經(jīng)過制粒加工的熱飼料，立即通過第二個壓模對熱而軟的顆粒飼料進(jìn)行重復(fù)制粒。重復(fù)制粒工藝由于對飼料進(jìn)行兩次擠壓，改進(jìn)了顆粒質(zhì)量，改進(jìn)了飼料的營養(yǎng)價值，提高了制粒效果等。由于飼料品種的變化，制粒機(jī)壓輥壓模間隙的設(shè)定需要經(jīng)常調(diào)整，為了節(jié)約調(diào)整時間，在線的壓輥調(diào)節(jié)能解決這一問題[8]。
4.3 膨化
　　目前生產(chǎn)膨化飼料的主要設(shè)備是螺桿式擠壓膨化機(jī)，其又可分為干法擠壓膨化機(jī)和濕法擠壓膨化機(jī)。目前的擠壓膨化設(shè)備多為干濕兩用。今后所要研究開發(fā)的重點是更先進(jìn)的雙螺桿擠壓膨化機(jī)，具有特殊用途的專用擠壓膨化機(jī)，提高膨化機(jī)的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)性能[6]?！　　　　　?/font>
　　因為制粒和膨化的調(diào)質(zhì)成形溫度均超過80℃以上，對熱敏性營養(yǎng)成分都有較大的影響，所以未來的發(fā)展要求是既要保全熱敏性營養(yǎng)成分，同時要提高飼料的消化率和滅菌效果[9]。
4.4 冷卻
　　幾乎所有新建飼料廠都采用逆流冷卻器。但是，目前的冷卻器設(shè)計都未能解決最終產(chǎn)品的水分控制問題。因此，未來的冷卻器應(yīng)裝有水分感應(yīng)和控制設(shè)備，應(yīng)當(dāng)將產(chǎn)品既能冷卻又能干燥到安全水平，這就要求廠家提供的冷卻器具有加熱區(qū)、氣流控制以及精巧的控制設(shè)計[6]。
4.5 制粒后液體添加
　　由于飼料廠設(shè)備中越來越多的采用熱加工設(shè)備，如膨化機(jī)、擠壓機(jī)或其他高溫短時加工設(shè)備，使飼料在制粒、擠壓和膨化過程中受溫度、水分和壓力的強(qiáng)烈作用，這會破壞維生素、酶制劑、微生態(tài)制劑及其他添加劑的大部分的功效。而后置添加技術(shù)就是解決這一問題的新技術(shù)，即將熱敏性營養(yǎng)物質(zhì)放在熱加工工序的后面添加。后置添加技術(shù)具有以下優(yōu)點：
①可使熱敏性微量組分免受熱加工的損害，減少這些組分的添加量，從而降低生產(chǎn)成本。例如，采用液體后置添加技術(shù)，大大提高了維生素的活性保持率；
　?、趯⑺幬锏奶砑臃旁诤竺娑皇羌佑诨旌蠙C(jī)中，有利于減少混合機(jī)及后路設(shè)備的藥物殘留，減少交叉污染，如雞飼料中絕不允許出現(xiàn)在豬飼料中使用的一些抗生素，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性；
　?、郯衙钢苿┑任⒘拷M分的添加設(shè)置在制?；蚺蚧?，采用離線噴涂工藝，有利于根據(jù)用戶的需求來添加，從而可以滿足用戶的要求；
　　④可以做到“即售即噴”，始終為用戶提供新鮮產(chǎn)品；
　　⑤通過采用離線噴涂工藝，飼料廠不僅可以節(jié)省成品倉的數(shù)量，而且也可以取代價格昂貴、占用空間較大的微量配料系統(tǒng)，進(jìn)而降低飼料廠的一次性投資[10]。
5．不斷完善的自動化控制
　　在計算機(jī)屏上操作管理的自動化生產(chǎn)在化工、醫(yī)藥行業(yè)已得到了較廣泛的應(yīng)用，而飼料生產(chǎn)管理還處于相對落后的狀態(tài)。經(jīng)過“九五”技術(shù)攻關(guān)實現(xiàn)了生產(chǎn)過程控制自動化及計算機(jī)生產(chǎn)管理，使飼料廠的自動化水平大大提高。但是，計算機(jī)的引入主要還是解決生產(chǎn)自動化問題，對于改善產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品品種還沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用。從大多數(shù)飼料廠的現(xiàn)狀來看，由于目前大量信息在生產(chǎn)現(xiàn)場只是作記錄，來不及分析和處理，往往是出現(xiàn)問題后再調(diào)查，再分析和處理，無法把事故控制在萌芽狀態(tài)，給企業(yè)造成不必要的損失和浪費。為此，國家糧食儲備局無錫科學(xué)研究設(shè)計院提出采用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量管理和生產(chǎn)動態(tài)質(zhì)量監(jiān)控，開發(fā)了飼料生產(chǎn)質(zhì)量動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，使大量存在于生產(chǎn)過程中的與質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)得到有效的采集、存儲、評估和控制，并產(chǎn)生一系列的控制環(huán)，以解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，使加工過程達(dá)到最佳生產(chǎn)狀態(tài)[11]。
總之，縱觀世界飼料科技的發(fā)展，要求飼料加工工藝不斷改進(jìn)，而飼料加工工藝的每一步改進(jìn)還將擴(kuò)大飼料來源及其利用率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)出與投入比。
　　飼料添加劑的加工工藝技術(shù)，是配合飼料加工技術(shù)與醫(yī)藥化工加工技術(shù)相互滲透、相互結(jié)合而產(chǎn)生的一項新技術(shù)，它要求達(dá)到高效、低耗、無交叉污染、能連續(xù)生產(chǎn)的程度。

[ 本帖最后由 qingfeng77121 于 2008-2-23 08:39 編輯 ]

huangyepiaopiao

很好的文章，希望能多些此類的文章

張學(xué)滿

好文章節(jié),希望中國飼料業(yè)也早點改

lzc1226

早日解決配料系統(tǒng)問題，加快配料速度，使之與混合相配套，將大大提升我們的生產(chǎn)效率；二次制粒已經(jīng)有人在中國做過（制粒機(jī)上有倆環(huán)模），但不適應(yīng)中國市場，已經(jīng)被迫退出

fulinsheng

應(yīng)該是很好的文章，學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)！

翱翔

:huahua: 希望能有更多象樓主這樣的資料呈現(xiàn),:xuehu:

hcka

望能多些此類的文章:xuehu:

major112000

希望能有更多象樓主這樣的資料呈現(xiàn),

liaosl888

飼料加工工藝的最新研究進(jìn)展