饲料加工工艺的最新研究进展_加工工艺_科技

摘要：随着动物营养研究的不断深入、人们对饲料产品的不断认识以及饲料厂竞争的加剧，饲料加工工艺不断发生变化，饲料加工中的新概念、新工艺、新设备不断地被提出。本文主要讨论饲料加工业的研究进展和发展趋势。　　关键词：饲料、加工工艺、进展

　　饲料加工工艺是饲料生产中一个很重要的环节，是确保饲料工业健康稳定发展的坚强支柱之一。但随着饲料原料品种的不断增加，添加剂量的减少等诸多因素的影响，要求加工工艺进行相应的变化，以增强饲料厂竞争能力。

　　1．粉碎加工

　　粉碎工序是饲料厂的主要工序之一。粉碎质量直接影响到饲料生产的质量、产量和电耗等综合成本，同时也影响到饲料的内在品质和饲养效果。粉碎加工一直是饲料加工中一个活跃的研究领域，主要研究粉碎粒度、均匀性、电耗以及与粉碎相关的领域。

　　粉碎设备主要有卧式锤片粉碎机、辊式粉碎机和立式锤片粉碎机三种。其中辊式粉碎机粉碎粒度比较均匀，能控制粒度的分布范围；综合各项指标，立式锤片粉碎机是优先发展的机型[1]。饲料生产中不同的料型、不同的饲喂对象具有不同的要求，因此根据需要在工艺中组合使用已成为发展的趋势。

　　传统的粉碎工艺为一次性开放式粉碎工艺，但随着饲料原料的多样性要求粉碎工艺作出相应的调整。目前粉碎工艺有三种，即一次、二次和闭路粉碎工艺。与一次粉碎工艺相比，二次、闭路粉碎工艺能耗低，易提高生产率及产品质量，因此多被大、中型饲料厂采用[2]。

　　2．配料系统

　　配料系统的变化主要是适应添加品种的增加，添加量的减少，称量准确性的提高，同时要缩短称量的周期，提高单位时间内的生产量。在线配方是有待发展的领域之一[3]。目前正在试验一种仪器，安装在进行的设备上，对要使用的原料进行化学成分在线分析，用它可以测定各种化学成分，如氨基酸、水分、粗纤维和淀粉等。因此，将有可能做到一批一批地重组饲料配方，十分准确地制成所需的饲料，使生产的饲料品质稳定，减少由于原料的变化对饲料品质的影响。

　　称量准确性是另一个发展领域[3]。现有的分批配料系统主要是加量配料系统，在称量的准确性和称量的时间上均有待改进。在称量过程中不可避免会出现空中量，尽管可以采用一些技术减少空中量，但不可能完全消除，影响物料称量准确性。加量称量系统也使物料称量的周期延长。现在已经有几种微量配料系统，是采用减重方式来计量的。采用减重的方式可以避免空中量的出现，提高称量的准确性，同时有可能称量10个或更多物料的重量，这就缩短了配料周期(有可能达到1~1.5分钟)，而且精确度比较高，能与周期很短的混合机相匹配。

　　粉碎工艺与配料工艺有着密切的联系。按其组合方式可分为先配料后粉碎(简称先配后粉)和先粉碎后配料(简称先粉后配)两类工艺。目前国内普遍采用的是先粉后配工艺，也有一些饲料厂采用先配后粉工艺。先配后粉工艺有许多优点，但也有以下缺点：

　　①自动化控制要求高；

　　②粉碎机换筛、换锤片致使后路停止工作；

　　③粉碎机周期性空运转。

　　但随着机械电子行业的发展，电子元件的质量及使用范围扩大，车间作业安排更具合理性与先进性，这些缺点能得以较好的解决；随着饲料原料的开发，油菜籽、葵花籽等富含油又富含蛋白质原料的使用在逐渐增加，因这类含油高的原料单一粉碎比较困难，因此采用先配后粉工艺将会越来越多[2]。

　　3．混合加工

　　混合加工设备研究的领域主要是提高混合均匀度、缩短混合时间，提高单位时间内的产量。混合设备的形式很多，常用混合设备有卧式螺带混合机、卧式桨叶混合机、卧式双轴桨叶式混合机(Forberg)。

　　Forberg是一种高效短周期混合机，由两个旋转方向相反的转子组成，转子上焊有多个特殊角度的桨叶，桨叶一方面带动物料沿机槽内壁作逆时针旋转，一方面带动物料左右翻动，在两个转子的交叉处重叠，形成了一个失重区，在此区域内，不管物料的形状、大小和密度如何，都能上浮，处于瞬间失重状态，以使物料在机槽内形成全方位连续循环翻动，相互交错剪切，从而达到快速柔和及混合均匀的效果。但受配料系统能力的限制，混合效果有限[5]。卧式单轴快速混合机混合时间在1.5分钟以上，较Forberg型更能适合配料系统的生产，同时又适宜老饲料厂扩容改造的需求，二者均属于发展型混合设备。

　　4．颗粒加工

　　颗粒加工是饲料加工中的一个深加工过程，由于人们对加工产品的质量认识以及加工过程的复杂性，在这方面的研究比较多。从调质器、制粒机和膨化机等部件的改进，到冷却器的设计、制粒后颗粒稳定、液体添加系统，这些研究都是为了获得高质量颗粒饲料。

　　4.1 调质

　　调质是饲料制粒前进行水热处理，软化粉料的加工过程。在传统的饲料厂，制粒前的调质是较难操作的环节，而且任何单一的调质时间都不可能是所有饲料的最佳调质时间，因此需要对调质时间加以变动。人们很早就知道调质滞留时间对调质和制粒质量都有影响。近年来欧洲对此作出了几项革新，包括调质器角度、桨叶角度调节和蒸汽或粉料的堵头[6]。

　　对调质器角度来说，几乎每台调质器都是水平安装的。在调质器后面加一活页和一个可使调质器提高的装置，使用柔性喂料和卸料口，就可实现对滞留时间近乎任意的调节。在正常作业条件下，调质将始于水平安装的调质器，一旦获得稳定的作业条件，调质器就可倾斜以延长滞留时间至所希望的水平。

　　对桨叶角度调节而言，已经新开发出一种装置。在调质室的前1/3桨叶采用桨叶与轴成45°角，对后2/3桨叶进行适当调整，可使调质室后段基本充满粉料有利于物料的充分搅拌；可以在作业过程中改变叶片角度，以利于根据物料的性质和调质的要求变换桨叶的角度，使物料在调质室内滞留时间任意调节。

　　对调质器的一个相当简单而有效的措施是安装一个堵头或挡板以堵塞蒸汽出口或物料出口。上部挡板可防止蒸汽不与物料接触就穿过整个调质器排出。底部挡板起一个堵头的作用，迫使叶片把调质的物料提升到挡板开口上方。在这种情况下，要认真对待药剂残留问题，因为在每次运行结束时有25~100kg物料会留在调质器里面。

　　长时间调质是采用增加调质时间的方式来达到加强调质的目的。传统的调质通常由制粒机自带调质器或者普通正常短时调质器完成。由于物料在调质器内停留时间较短，因此调质效果不太理想，颗粒中的糊化率只有16~25%。随着饲料质量要求的不断提高、特种水产养殖的迅猛发展，相继出现了多级调质、制粒后熟化调质和高压环隙膨胀调质等调质方法。多级调质通过延长调质时间来提高调质效果，淀粉糊化效果程度可达到40%~60%。制粒后熟化调质是将刚压制出的颗粒(约70~80℃)进行保温，让热颗粒在高温、高湿的环境下持续一端时间，使颗粒饲料中淀粉充分糊化，蛋白质充分变性。同时使前期产生的裂纹再次糊合，提高饲料的耐久性，以满足水产饲料的特殊要求。高压环隙膨胀调质是一种针对粉状饲料进行调质处理的先进的、新型的方法。它采用的是一种高压环隙膨胀调质器，物料在工作区与蒸汽进行强烈的挤压和加压调质作用，使得固、液、气三相物料整体在受剪切力、挤压力和蒸汽压力的综合力状态下，被强制推动通过可调环隙圆锥形排料阀，整个处理过程仅为几秒钟，但最高压力可达100Mpa，最高料温可达170℃，使物料能充分地调质和熟化。

　　4.2 制粒

　　颗粒饲料具有众多优越性，其通过蒸汽热能、机械摩擦能和压力等因素的综合作用，达到灭菌、提高饲料消化率的诸多功能，但过度的热加工会造成热敏性营养成分的实效，降低饲效，因此有效加工是最新的发展趋势。美国的Wenger公司研制成功了通用熟化制粒机(Universal Pellet Cooker, UPC)，这种机器用于许多专用产品上，其淀粉熟化达60~80%，耐久性指数(PDI)超过95%，可以制成高脂肪和高糖蜜的颗粒饲料，容积密度为550g/l~750g/l。用UPC可以达到非常好的颗粒质量。

　　颗粒饲料的成形是在挤压室内完成的，现时的制粒机只有一个挤压室和一套压辊压模。近年，人们又提出了一种新的制粒工艺——重复制粒。重复制粒是指经过制粒加工的热饲料，立即通过第二个压模对热而软的颗粒饲料进行重复制粒。重复制粒工艺由于对饲料进行两次挤压，改进了颗粒质量，改进了饲料的营养价值，提高了制粒效果等。由于饲料品种的变化，制粒机压辊压模间隙的设定需要经常调整，为了节约调整时间，在线的压辊调节能解决这一问题。

　　4.3 膨化

　　目前生产膨化饲料的主要设备是螺杆式挤压膨化机，其又可分为干法挤压膨化机和湿法挤压膨化机。目前的挤压膨化设备多为干湿两用。今后所要研究开发的重点是更先进的双螺杆挤压膨化机，具有特殊用途的专用挤压膨化机，提高膨化机的生产能力和生产性能。

　　因为制粒和膨化的调质成形温度均超过80℃以上，对热敏性营养成分都有较大的影响，所以未来的发展要求是既要保全热敏性营养成分，同时要提高饲料的消化率和灭菌效果。

　　4.4 冷却

　　几乎所有新建饲料厂都采用逆流冷却器。但是，目前的冷却器设计都未能解决最终产品的水分控制问题。因此，未来的冷却器应装有水分感应和控制设备，应当将产品既能冷却又能干燥到安全水平，这就要求厂家提供的冷却器具有加热区、气流控制以及精巧的控制设计。

　　4.5 制粒后液体添加

　　由于饲料厂设备中越来越多的采用热加工设备，如膨化机、挤压机或其他高温短时加工设备，使饲料在制粒、挤压和膨化过程中受温度、水分和压力的强烈作用，这会破坏维生素、酶制剂、微生态制剂及其他添加剂的大部分的功效。而后置添加技术就是解决这一问题的新技术，即将热敏性营养物质放在热加工工序的后面添加。后置添加技术具有以下优点：

　　①可使热敏性微量组分免受热加工的损害，减少这些组分的添加量，从而降低生产成本。例如，采用液体后置添加技术，大大提高了维生素的活性保持率；

　　②将药物的添加放在后面而不是加于混合机中，有利于减少混合机及后路设备的药物残留，减少交叉污染，如鸡饲料中绝不允许出现在猪饲料中使用的一些抗生素，从而提高产品质量和安全性；

　　③把酶制剂等微量组分的添加设置在制粒或膨化之后，采用离线喷涂工艺，有利于根据用户的需求来添加，从而可以满足用户的要求；

　　④可以做到“即售即喷”，始终为用户提供新鲜产品；

　　⑤通过采用离线喷涂工艺，饲料厂不仅可以节省成品仓的数量，而且也可以取代价格昂贵、占用空间较大的微量配料系统，进而降低饲料厂的一次性投资。

　　5．不断完善的自动化控制

　　在计算机屏上操作管理的自动化生产在化工、医药行业已得到了较广泛的应用，而饲料生产管理还处于相对落后的状态。经过“九五”技术攻关实现了生产过程控制自动化及计算机生产管理，使饲料厂的自动化水平大大提高。但是，计算机的引入主要还是解决生产自动化问题，对于改善产品质量、产品品种还没有发挥应有的作用。从大多数饲料厂的现状来看，由于目前大量信息在生产现场只是作记录，来不及分析和处理，往往是出现问题后再调查，再分析和处理，无法把事故控制在萌芽状态，给企业造成不必要的损失和浪费。为此，国家粮食储备局无锡科学研究设计院提出采用计算机技术进行质量管理和生产动态质量监控，开发了饲料生产质量动态监控系统，使大量存在于生产过程中的与质量有关的数据得到有效的采集、存储、评估和控制，并产生一系列的控制环，以解决生产过程中出现的质量问题，使加工过程达到最佳生产状态。

　　总之，纵观世界饲料科技的发展，要求饲料加工工艺不断改进，而饲料加工工艺的每一步改进还将扩大饲料来源及其利用率，改善产品质量，提高产出与投入比。