原創(chuàng)論文 飼料加工工藝的研究進展及發(fā)展趨勢

1、 飼料加工工藝的研究進展及發(fā)展趨勢 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、新設備不斷地出現(xiàn)。本文扼要介紹了飼料加工工藝流程中各工藝的研究進展，并對其發(fā)展趨勢作了一些簡單的預測。關(guān)鍵詞：飼料；加工工藝；進展；發(fā)展趨勢 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)展的堅強支柱之一。最近十幾年飼料加工工藝的研究進展主要集中于：粉碎工藝及粉碎工藝的選擇、配料系統(tǒng)、混合加工工藝、顆粒加工工藝及不斷完善的自動化控制。在這些基礎上，飼料加工工藝的發(fā)展趨勢一定是很好的。一、飼料加工工藝的研究

2、進展1粉碎工藝及粉碎工藝的選擇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域，主要研究粉碎粒度、均勻性、電耗以及與粉碎相關(guān)的領域。粉碎設備主要有臥式錘片粉碎機、輥式粉碎機和立式錘片粉碎機3種。其中輥式粉碎機粉碎粒度比較均勻，能控制粒度的分布范圍；綜合各項指標，立式錘片粉碎機是優(yōu)先發(fā)展的機型 。飼料生產(chǎn)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的調(diào)整。目前

3、粉碎工藝有3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 。 當前，國內(nèi)外飼料同配料的組合方式大體可歸納為兩種，一是“先粉碎后配料”工藝，二是 先配料后粉碎”工藝。先粉碎后配料”工藝是美國、加拿大、澳大利亞等國以玉米和大豆餅為主要原料的基礎上形成的。其特點是粉碎量相對集中，粉碎機運轉(zhuǎn)指數(shù)高；粉碎系統(tǒng)與配料系統(tǒng)相對獨立；粉碎工段裝機容量較低。加工負荷比較穩(wěn)定；原料品種變化不大時，工藝效果穩(wěn)定主要設備都布置在車間較低層，便于操作和維修,工程造價低。缺點是料倉較多，一組用于貯存原料，一組用于配料；同時加工的原料品種多

4、或變化時，有一定困難?！跋扰淞虾蠓鬯椤惫に囍信淞鲜羌庸ち鞒痰牡谝徊?，所有組份分別進配料倉稱重，然后進行粉碎 這種工藝的優(yōu)點是：能適應物料品種的變化；配料倉也是原料倉，倉數(shù)較少 缺點是：粉碎工段裝機蕃量較高，其工作情況對全廠生產(chǎn)有直接影響；對原料清理要求較高+吸塵系統(tǒng)布置比較困難，由于谷物代用料較多，原料構(gòu)成復雜工藝設果不易控制，水平輸送設備較多。二種工藝的優(yōu)缺點有許多爭論。目前，我國的飼料廠由于加工原料以玉米、豆粕、麥麩等原料為主，所以采用先粉碎后配料工藝的飼料廠居多。對于魚蝦飼料廠，由于魚飼料要求粒度小，如采用先配料后粉碎工藝其4可提高生產(chǎn)率，降低能耗。當前我國飼料資源在飼料工業(yè)中還沒有得到

5、廣泛應用,尤其是糟渣、草粉類飼料應用甚微，其中個重要原因是先粉碎工藝難以利用這部分資源。所以，現(xiàn)行的先粉碎后配料加工工藝應根據(jù)資源狀況及時調(diào)整為先配料后粉碎工藝，并盡快研制開發(fā)利用資源的所需設備，如烘干和輸送設備等。2配料系統(tǒng)配料系統(tǒng)的變化主要是適應添加品種的增加，添加量的減少，稱量準確性的提高，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)展的領域之一 。目前正在試驗一種儀器，安裝在進行的設備上，對要使用的原料進行化學成分在線分析，用它可以測定各種化學成分，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，十分準確地制成所需的飼料，使生產(chǎn)的飼料品質(zhì)穩(wěn)定

6、，減少由于原料的變化對飼料品質(zhì)的影響。稱量準確性是另一個發(fā)展領域 。現(xiàn)有的分批配料系統(tǒng)主要是加量配料系統(tǒng)，在稱量的準確性和稱量的時間上均有待改進。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)，提高稱量的準確性，同時有可能稱量l0個或更多物料的重量，這就縮短了配料周期(有可能達到115min)，而且精確度比較高，能與周期很短的混合機相匹配。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

7、)和先粉碎后配料(簡稱先粉后配)2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： 自動化控制要求高；粉碎機換篩、換錘片致使后路停止工作； 粉碎機周期性空運轉(zhuǎn)。但隨著機械電子行業(yè)的發(fā)展，電子元件的質(zhì)量及使用范圍擴大，車間作業(yè)安排更具合理性與先進性，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。3混合加工工藝混合工藝中的最主要的指標是均勻度。一般地要求，混合均勻度變異系數(shù)cv10，cv值過大，則動物攝取的營

8、養(yǎng)成份不均勻，導致營養(yǎng)不良?；旌蠙C的結(jié)構(gòu)和混合時間的長短直接影響cv值?？s短輸送距離，避免分級可以降低cv值。由于飼料組分中粒度和比重的不同，在混合后的輸送中會產(chǎn)生分級現(xiàn)象，這是影響均勻度的重要因素之一?；旌显O備的形式很多，常用混合設備有臥式螺帶混合機、臥式槳葉混合機、臥式雙軸槳葉式混合機(forberg)。forberg是一種高效短周期混合機，由2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槽內(nèi)壁作逆時針旋轉(zhuǎn)，一方面帶動物料左右翻動，在2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

9、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 。臥式單軸快速混合機混合時間在2min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容改造的需求，二者均屬于發(fā)展型混合設備。4顆粒加工工藝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)量認識以及加工過程的復雜性，在這方面的研究比較多。從調(diào)質(zhì)器、制粒機和膨化機等部件的改進，到冷卻器的設計、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。41 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)是飼料制粒前進行水熱處理，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

10、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。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13槳葉采用槳葉與軸成45。角，對后23槳葉進適當調(diào)整

11、，可使調(diào)質(zhì)室后段基本充滿粉料有利于物料的充分攪拌；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，要認真對待藥劑殘留問題，因為在每次運行結(jié)束時有25100kg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)時間的方式來達到加強調(diào)質(zhì)的目的。傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)通常由制粒機自帶調(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

12、短，因此調(diào)質(zhì)效果不太理想，顆粒中的糊化率只有1625 。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到4o 6o 。制粒后熟化調(diào)質(zhì)是將剛壓制出的顆粒(約7080)進行保溫，讓熱顆粒在高溫、高濕的環(huán)境下持續(xù)一段時間，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行調(diào)質(zhì)處理的先進的、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)與蒸汽進行強烈的擠壓和加

13、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100兆帕，最高料溫可達170 ，使物料能充分地調(diào)質(zhì)和熟化。42 制粒顆粒飼料具有眾多優(yōu)越性，其通過蒸汽熱能、機械摩擦能和壓力等因素的綜合作用，達到滅菌、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(universal pellet cooker，upc)，這種機器用于許多專用產(chǎn)品上，其淀粉熟化達6o 8o ，耐久性指數(shù)(pdi)超

14、過95 ，可以制成高脂肪和高糖蜜的顆粒飼料，容積密度為550gl750g1。用upc可以達到非常好的顆粒質(zhì)量。顆粒飼料的成形是在擠壓室內(nèi)完成的，現(xiàn)時的制粒機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制粒。重復制粒是指經(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行重復制粒。重復制粒工藝由于對飼料進行兩次擠壓，改進了顆粒質(zhì)量，改進了飼料的營養(yǎng)價值，提高了制粒效果等。由于飼料品種的變化，制粒機壓輥壓模間隙的設定需要經(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。43 膨化目前生產(chǎn)膨化飼料的主要設備是螺桿式擠壓膨化機，其又可分為干法擠壓膨化機和濕法擠

15、壓膨化機。目前的擠壓膨化設備多為干濕兩用。今后所要研究開發(fā)的重點是更先進的雙螺桿擠壓膨化機，具有特殊用途的專用擠壓膨化機，提高膨化機的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)性能。因為制粒和膨化的調(diào)質(zhì)成形溫度均超過8o 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，同時又要提高飼料的消化率和滅菌效果。44 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，未來的冷卻器應裝有水分感應和控制設備，應當將產(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計。5不斷完善的自動化控制計算機技術(shù)的應用使

16、配方設計人員能夠隨時根據(jù)飼料原料、品種、來源、產(chǎn)地、質(zhì)量的變化，迅速、準確地計算復雜的最低平衡日糧配方。當前，飼料廠為了提高市場競爭力，在自動化控制方面的投入越來越大，從而實現(xiàn)了把原料接收、加工、成品發(fā)放、財務管理等納入一個計算機網(wǎng)絡，實現(xiàn)了自動化控制。新建的飼料廠里大面積的模擬屏靜態(tài)顯示，正在被計算機屏幕構(gòu)成的動態(tài)顯示所代替。根據(jù)加工工段的需要及全過程自動化控制，可以采用23臺計算機，其彩色屏幕可以顯示出不同生產(chǎn)過程的動態(tài)圖像和趨勢，可隨時顯示、調(diào)取、處理各種數(shù)據(jù)，工作效率大大提高。二、飼料加工工藝的發(fā)展趨勢對2l世紀飼料加工工藝技術(shù)的主要要求是保證飼料的安全、高效、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。1.1 安全衛(wèi)

17、生的飼料生產(chǎn)工藝技術(shù)1.1.1 采用無殘留或近乎零污染的輸送設備，如刮板輸送機，螺旋輸送機、正壓輸送系統(tǒng)等。1.1.2 采用壁面無粘掛、無結(jié)拱的料倉和排料裝置減少殘留。1.1.3 采用滿足精度要求的微量自動配料秤配合掭加劑，大量配料秤自動配料，井配以密閉和吹掃相結(jié)合的技術(shù)，減少殘留和粉塵外溢。1.1.4 采用滿足混合均勻度要求的低殘留混合機，并輔以必要的吹掃裝置。1.1.5 采用科學的計算機原料自動盤存技術(shù)和排序法生產(chǎn)不同品種的產(chǎn)品，保證飼料產(chǎn)品的安全性。1.1.6 對粉狀飼料進行蒸汽調(diào)質(zhì)， 以殺死某些有害微生物。1.1.7 對于有特殊加藥要求的產(chǎn)品采用獨立的系統(tǒng)生產(chǎn)。1.1.8 采用制粒、膨

18、化調(diào)質(zhì)、擠壓膨化技術(shù)等提高產(chǎn)品的安全性。1.1.9 采用液體添加方法，將各種活性組份添加于粉狀料中或是成型后的顆粒飼料中。1.1.10 將各種飼料原料制成半成品貯存于料倉中，在提貨或發(fā)貨之時，將這些半成品用智能稱量混合裝卸機將各半成品稱量混合后，直接卸人散裝發(fā)貨車中，實現(xiàn)所謂即用即混和零污染。當然安全衛(wèi)生的飼料生產(chǎn)首先是要有安全的飼料配方，還必須有安全的生產(chǎn)管理規(guī)程。1.2 優(yōu)質(zhì)高效的飼料加工工藝技術(shù)1.2.1 飼料粉碎系統(tǒng)的最佳工藝配制技術(shù)制、粒度調(diào)節(jié)，噯風量配置技術(shù)等。1.2.2 飼料微粉碎系統(tǒng)最佳工藝配制技術(shù)制、風量控制、牧度調(diào)節(jié)技術(shù)等。包括流量控制。1.2.3 高速配料、混合工藝技術(shù)開

19、發(fā)高速配料系統(tǒng)與高速混合技術(shù)配套，可使飼料的生產(chǎn)效率提高2倍以上。這套技術(shù)中，包括微量添加劑的高速配料技術(shù)。1.2.4 高教制粒技術(shù)包括喂料、弼質(zhì)、制粒、猙卻、碎粒、分級、液體舔加的全套技術(shù)，應實現(xiàn)全過程的自動控制包括喂料量、調(diào)質(zhì)溫度、水分、顆粒猙卻溫度、耐久性等的在線自動控制，實現(xiàn)現(xiàn)場無人操作，而生產(chǎn)控制的依據(jù)是產(chǎn)品配方和質(zhì)量指標。1.2.5 高效擠壓膨化技術(shù)包括喂料、調(diào)質(zhì)、擠壓機腔內(nèi)壓力、溫度、膨化度、切碎尺寸、干燥、冷卻、篩分等全過程的自動控制。對于不同的飼料產(chǎn)品，可通過計算機和plc進行實時控制。1.2.6 特殊飼料產(chǎn)品的加工工藝技術(shù)包括高動物性原料、高油脂飼料產(chǎn)品的擠壓膨化技術(shù)高纖維飼料的產(chǎn)品的粉碎、制粒技術(shù)；寵物飼料加工技術(shù)；特種水產(chǎn)動物飼料加工技術(shù)等。1.3 飼料工廠自動化控制技術(shù)自動化控制技術(shù)是現(xiàn)代飼料廠的生產(chǎn)控制基礎，也是2l世紀飼料加工設備與工藝發(fā)展的礎，這些技術(shù)將在以下方面得以進一步發(fā)展。1.3.1 飼料生產(chǎn)過程工藝參數(shù)的動態(tài)監(jiān)測顯示與控制技術(shù)包括物料流量、時間、電流、溫度轉(zhuǎn)速、能耗、料位、重量、堵塞、水分、顆粒