工艺技术_饲料生产中的新技术进展综述

饲料生产中的新技术畜牧业在最近二十年发生了很大变化，而且变化越来越快。畜禽遗传基础的改善迫使饲料生产者生产出高质量的饲料以适应优质畜禽品种较高的营养需要量。对营养知识、环境问题以及伦理关系的深入理解，要求饲料生产者改变其生产程序。新添加剂如酶的使用就要求饲料生产者和设备供应商考虑使用低含量饲料的加工设计。本文对饲料生产技术、设备及操作的最新进展进行了综述，并对21世纪饲料厂进行了瞻望。 必须进行革新.要求饲料工业革新的原因很多。某些情况下，经济上无力竞争即要求生产者采用更有效的技术。其它情况下，政府机构的新规定迫使生产者作出改变。不管何种情况，在竞争性行业或商业中都要求采用新概念和新技术，而饲料工业自身要求改新的情况很少。 要求饲料生产革新的因素有政府法规、规章及公众对食品安全的关注；饲料添加剂及生长促进剂的使用，杀虫剂及其它化学物质在饲料及其产品中的残留。用于促生长作用的饲料添加剂有可能在将来某个时候被禁止使用。尽管由于使用添加剂而产生的抗菌性缺乏科学证据，但公众对此的认识可能足以取消现行添加剂的使用。 饲料工业可能不得不使用热灭菌过程来消除船运饲料微生物污染，这在所有欧洲国家都已执行，美国在以后几年也会采用这一政策。热灭菌过程消失不了真菌素，但诊断技术提高很快。降低真菌毒素的影响在技术上有望使饲料安全化。促进饲料工业技术改进的另一因素是环境问题，其中包括大气和水污染、动物废弃物处理及恶臭控制。人们普遍认为环境污染可通过提高饲料的利用而下降Kansas州立大学的研究表明，象适当的粉碎一样的简单技术能引起猪粪干物质和氮含量戏剧性下降。酶的使用，如植酸酶、纤维素酶和-葡聚糖酶能提高动物对营养素的消化，降低废物处理难度。某些加工处理，如膨化、压榨、挤压和热液处理可提高营养素的使用。对饲料厂的常规要求是控制粉尘及暴雨污染。几乎某个州都应考虑油罐场的污染。一些州正加紧对燃汽泄漏的控制，这些控制在将来不可能减少。工业结构饲料加工工业的结构变化也导致生产方法的改变。工业上的合并导致老牌饲料公司生产能力和国际地位的增强。饲料生产者开始进行专门化生产。对潜在利益低甚至没有利益的饲料硒生产，取而代之的是局部要求的饲料。水产饲料和宠物饲料也随需要而生产。农业上的垂直联合导致生产单一畜种饲料的饲料增加，饲料厂的质量更多地依赖于环境条件而不是传统的畜禽饲养密度。合并在饲料工业上将继续存在。老的或效率不高的饲料厂将停产。饲料生产越来越集中到效率高的厂子许多人都不希望合并，但垂直联合将继续下去，另一现象是许多商业性饲料公司悄悄地自我联合，以确保他们饲料厂的销路许多公司经常检查它们的生产线以确定每个饲料厂生产最大利润的混合料。要有利润，一个饲料厂不可能生产出满足所有消费者的所有饲料，而必须从混合料中砍去一些无关紧要的产品。尽管农场饲料加工并不是过时的事，但许多生产者却发现，集中管理能获得更多的利润，同时让一些人干他们能干好的事。饲料生产者之间的联合对饲料购买的影响已使纯粹的生产者消失了。这种趋势必然会继续下去。生产规模的扩大有助于生产者以较低的价格出售他的产品。加工过程控制/自动化加工过程控制及自动化促进发生在饲料工业中的一系列变化。有效的技术使无人在职操作的饲料厂成为可能。问题是，是否有必要那样做，进入下一世纪，我们对自动化会有更多更好的选择，这就要求目的明确、智力超群的管理者决定恰当的自动化程度。许多情况下，管理者以节约劳力为依据确定加工过程的自动化程度。事实上，管理者接管了饲料厂中最世俗的工作，但外界争论得越来越多的是饲料的品质和一致性。计算机能很好地胜任重复性工作，比如称重，可获得很高精度。计算机也能监视整个加工过程，作出控制决定。一个被指派多项工作的典型雇工很少能使机器达到它的使用极限。毫无疑问，随着饲料厂自动在程度的提高，管理者和雇员的水平都应提高。尽管饲料加工厂由少数雇员操作，但留住有水平的雇员其费用将会上升，这与节约劳力费用相反。当今很多饲料厂雇员不能进行自动化操作，有待重新培训或更换。自动化的最大优点可能是产生报表的能力，它能覆盖加工参数每分钟的状态、存货清单和每日使用情况报表、进出货报表、财务报表以及防止性维持项目、日程安排等事务性工作。我们处于信息时代，水平低的管理者会被信息压跨。在一些饲料公司，没有饲料生产经验的至执行官用于饲料生产管理。也有一些在其它方面有杰出表现的商业管理者来参与管理。很多情况下，他们是管理信息的专家。事实上，生产饲料、食品或轿车的公司很少有必然联系。按钮生产线要求希望保住管理职位的人必须学会管理信息以及加工过程和人。将来下一个世纪，非常多的添加项目将会影响到饲料厂怎样建以及如何管理。 饲料成份 我们每个人都听说过遗传改良有机物(geneticallymodifiedorganisms,GMOs）在本世纪末，许多饲料厂面临的最大问题是处理两种谷物来源，它们必须分别收购、贮存、粉碎及使用。将来多至四五种GMO谷物以及被要求证实保护的常规谷物可用于饲料工业。可以想象收购、粉碎、贮存空间配给以及品质鉴定时的混乱场景。现在正是饲料厂管理者考虑如何处理这一问题的时候，一旦等到需要证实保护的谷物已经火车运出，混乱就不可避免了。对现行饲料厂没有容易的解决办法，很可能需增加贮存及粉碎空间。在添加新的设施时，从一开始就应该设计得灵活些。例如，美国饲料工业常将谷物进行前粉碎然后用于配料及混合，而欧洲常使用后粉碎。如果称量后粉碎，问题就解决了。新型饲料厂应建成既能有效地进行前粉碎也能有效地进行后粉碎。除了GMOs谷物，新型副产品越来越多地用作饲料。有些来源于食品加工业，因而其成份有特殊性。在原料收购及贮存时，快速卸货及货物隔离在将来非常必要。如果饲料厂通过火车获得大宗原料，100节有效车厢是必需的。船运滞留期比火车运输晚15小时以上，则导致运费上升。很多情况下，公司已着手建设额外的贮存及快速卸货系统以期即时获得原料。隔离有效允许某一特定批次的原料营养素含量戏剧性下降。现行分析技术能在极短时间内检测出原料中某些成份含量。根据某一关键成份如蛋白、脂肪及水分的含量隔离存放，从而使配出的饲料更接近于给定动物的营养需要，避免养分浪费。显而易见这要求饲料厂贮存系统有很大的灵活性，专一原料的要求也同样如此。 粉碎 关于谷物粉碎并不十分讲究，但粉碎的结果对饲料收缩、混合性能、制粒品质以及动物生产性能与健康（溃疡）有戏剧性影响。尽管滚筒式粉碎机已成为趋势，但情况有些回转，锤片式粉碎机在短时间内不会消失。在欧洲，垂直轴锤片粉碎机代替了水平轴锤片粉碎朵。据报道前者有一个优点即不需要空气辅助，转轮能产生风扇的效果，迫使空气从粉碎室通过筛网。另外，垂直轴锤片式粉碎机对饲料混合不好（如后粉碎）饲料粉碎几乎是全自动化的，从选择正确的原料包到物流的自动启闭都必须考虑，甚至在无人看管时，粉碎过程也应考虑进行适当检测及控制。 分配系统 通常的分批称量系统技术很好，但有时很难保持，某些方面还有待提高。其中之一是在线革新，应经常检测测定蛋白质、某些氨基酸、脂肪、湿度、纤维素和淀粉等分学成份的仪器。对每批饲料进行检测是可能的，这样可极大地提高饲料成份含量精度。 称量精度是另一方面，有常量称量系统，在每批称量时使用失重而不是净重，这样可包括装运袋或装运罐中的成份。使用失重系统，可同时称出10或15份，这样可缩短批次之间的循环时间，提供连续性报告，且称量比常规更准确。1.01.5分钟的批次循环是必需的，可与将来短混合循环相配。 配合 对新型单一性畜种饲料生产厂是否有增大单个搅拌机容（1215吨）的趋势很难说。我个人认为小型（24吨）短循环期搅拌由于其生灵活性及每小时的高产量还将有一席之地。如3吨的搅拌机，1.5分钟一个循环，1小时可产生120吨配合饲料，这在当今是可能的，将来可望达到1分钟一个循环。制粒及其它热液处理 制粒在可预见的将来是不可替代的，但在制粒效率及制粒品质上还可改进。一些改革在当时是有效的，但很少能适合已有的饲料厂。下面是调质、制粒及冷却方面的一些趋势。 调质时间控制器 每一个调质时间并不适合所有饲料，改进后可使调质时间变为可控变量，用轴速和/或拾物角即可控制。调质时间可根据饲料类型或所需颗粒质量而调。长期以来一直认为调质残留时间对调质及颗粒质量均有影响，去年欧洲设备供应商在这方面有些革新，其中包括调质器角度、捕食角调整及蒸汽或粉碎Wiers。调质器基本上都安装在水平平台上。在调质器后部安上铰链，以抬高其前端，便于进出料喷管灵活使用，这样有可能对残留时间达到无限控制。常规情况下，调质开始时调质器成水平状态，一旦稳定后，即可倾斜至所需水平。新型号调质器在操作过程中捕食角均可调节，这种情况下，调节杆呈中空，随时可转动，当浆角达到标准值时开始制粒，稳定后浆角还能调节以增减残留时间。对调质器相对简单而有效的改进是安装平板以阻止蒸汽和粉料的逃逸，顶板可防止蒸汽没调质器溢出而不与粉料接触，底板可迫使捕食嘴抬高已调质完的粉料，这种情况下，药物残留很严重，因为每次均有50200磅饲料留在调质器内，但有两种技术解决这一难题。 湿度控制 众所周知，制粒品质和生产率依赖粉碎的湿度及温度、湿度检测和控制系统很有效但必需提高精度和耐抗性。现在调节粉料的湿度就象调节其湿度一样简单。 制粒品质 工业上现在能做到以配方调节颗粒质量就象调节氨基酸、矿物质、能量等一样。颗粒品质不随物料成份线性变化，这点难度较大。随着数据增加，颗粒品质应可预见。 在线滚动调节 这是一种有效但代价太高的调节方式，有关颗粒机的最新经验表明情况并不完全这样。与调质时间一样，单一滚动设置并不对所有物料均有最佳效果，在线滚动调节能解决这一难题。 制颗压力 由PCI设计的新型颗粒机蒸汽压力稍稍上升，粉碎温度就可上升至Z12F以上，其制粒质量及肉鸡生产性能的初步结果令人鼓舞。现在生产机与样机一样可在1999年安装到肉鸡饲料厂。 通用颗粒蒸煮机（UPC） 通用颗粒蒸煮机的概念由Wenger制造厂提出。与颗粒机比，它更接近膨化机。但其产品呈颗粒状。使用UPC可获得非常好的制粒效果，在水生动物、雏畜料以及宠物饲料中均有广泛的应用前景。 膨胀机 高温短时调质机的要领在美国虽有变化但还可接受。颗粒质量有所提高，但动物的生产性能未见提高，而且维护和加工成本很高。另一问题是使用膨胀饲料影响猪的健康（溃疡）。一些公司正在探索热膨而不制粒的可能性。容重和流量还存在问题，但动物的生产情况等价于颗粒料。 冷却机 逆向冷却机在新建的饲料厂应用很普通，但成品湿度控制问题还没解决。我认为将来的冷却机应装有湿度感应控制系统，能干燥物料就象冷却物料一样达到安全水平。这需要冷热两个带以及气流控制等。 后制粒的额外应用 后制粒面临的挑战是饲料中添加诸如植酸酶及其它热每感添加剂。另一挑战是在一吨饲料中均匀地添加2550克活性物质，我们不能简单地象在1吨料中添加2080磅油脂那种方式添加。现有许多技术革新费昂贵不能运用到现役设备，这在新设计和新建设中应考虑。失重系统、称带称螺喂食器均能控制颗粒流速，给出信号以便加入准确数量的添加剂。 植酸酶是低含量热敏感性添加剂的基础，其它酶、药物、维生素和生物制剂要求相似或更好的精度，我们现在就应作好准备。 卸货和传输 饲料厂管理者与营养学家之间有许多矛盾。营养学家想给猪、火鸡一生配制1220种不同饲料，肉鸡812种。大多数饲料厂管理者想给每种动物配制一种饲料。这是个两难问题。配方越多，饲料厂生产效率及生产量越低。一些公司生产出二、三种基础饲料，然后在出口处按不同比例混合以生产出满足动物各生产阶段的饲料，这在理论上是可能的，但实际上却有难度。混合需要另外称重和额外配比，精度是一个问题，还可出现颗粒品质降级。成品混合均匀性至少应与基础饲料一致，这样有利于解决饲料厂高效生产和满足动物营养需要之间的难题。 小结 预测21世纪