原创论文 饲料加工工艺的研究进展及发展趋势

1、 饲料加工工艺的研究进展及发展趋势 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、新设备不断地出现。本文扼要介绍了饲料加工工艺流程中各工艺的研究进展，并对其发展趋势作了一些简单的预测。关键词：饲料；加工工艺；进展；发展趋势 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。最近十几年饲料加工工艺的研究进展主要集中于：粉碎工艺及粉碎工艺的选择、配料系统、混合加工工艺、颗粒加工工艺及不断完善的自动化控制。在这些基础上，饲料加工工艺的发展趋势一定是很好的。一、饲料加工工艺的研究

2、进展1粉碎工艺及粉碎工艺的选择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3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 。饲料生产不同的料型、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

3、粉碎工艺有3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 。 当前，国内外饲料同配料的组合方式大体可归纳为两种，一是“先粉碎后配料”工艺，二是 先配料后粉碎”工艺。先粉碎后配料”工艺是美国、加拿大、澳大利亚等国以玉米和大豆饼为主要原料的基础上形成的。其特点是粉碎量相对集中，粉碎机运转指数高；粉碎系统与配料系统相对独立；粉碎工段装机容量较低。加工负荷比较稳定；原料品种变化不大时，工艺效果稳定主要设备都布置在车间较低层，便于操作和维修,工程造价低。缺点是料仓较多，一组用于贮存原料，一组用于配料；同时加工的原料品种多

4、或变化时，有一定困难。“先配料后粉碎”工艺中配料是加工流程的第一步，所有组份分别进配料仓称重，然后进行粉碎 这种工艺的优点是：能适应物料品种的变化；配料仓也是原料仓，仓数较少 缺点是：粉碎工段装机蕃量较高，其工作情况对全厂生产有直接影响；对原料清理要求较高+吸尘系统布置比较困难，由于谷物代用料较多，原料构成复杂工艺设果不易控制，水平输送设备较多。二种工艺的优缺点有许多争论。目前，我国的饲料厂由于加工原料以玉米、豆粕、麦麸等原料为主，所以采用先粉碎后配料工艺的饲料厂居多。对于鱼虾饲料厂，由于鱼饲料要求粒度小，如采用先配料后粉碎工艺其4可提高生产率，降低能耗。当前我国饲料资源在饲料工业中还没有得到

5、广泛应用,尤其是糟渣、草粉类饲料应用甚微，其中个重要原因是先粉碎工艺难以利用这部分资源。所以，现行的先粉碎后配料加工工艺应根据资源状况及时调整为先配料后粉碎工艺，并尽快研制开发利用资源的所需设备，如烘干和输送设备等。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 。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

6、，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 。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l0个或更多物料的重量，这就缩短了配料周期(有可能达到115min)，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

7、)和先粉碎后配料(简称先粉后配)2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： 自动化控制要求高；粉碎机换筛、换锤片致使后路停止工作； 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。3混合加工工艺混合工艺中的最主要的指标是均匀度。一般地要求，混合均匀度变异系数cv10，cv值过大，则动物摄取的营

8、养成份不均匀，导致营养不良。混合机的结构和混合时间的长短直接影响cv值。缩短输送距离，避免分级可以降低cv值。由于饲料组分中粒度和比重的不同，在混合后的输送中会产生分级现象，这是影响均匀度的重要因素之一。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2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2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

9、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 。卧式单轴快速混合机混合时间在2min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颗粒加工工艺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。41 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

10、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。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13桨叶采用桨叶与轴成45。角，对后23桨叶进适当调整

11、，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25100kg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

12、短，因此调质效果不太理想，颗粒中的糊化率只有1625 。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4o 6o 。制粒后熟化调质是将刚压制出的颗粒(约7080)进行保温，让热颗粒在高温、高湿的环境下持续一段时间，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

13、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100兆帕，最高料温可达170 ，使物料能充分地调质和熟化。42 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6o 8o ，耐久性指数(pdi)超

14、过95 ，可以制成高脂肪和高糖蜜的颗粒饲料，容积密度为550gl750g1。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。43 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

15、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8o 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，同时又要提高饲料的消化率和灭菌效果。44 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。5不断完善的自动化控制计算机技术的应用使

16、配方设计人员能够随时根据饲料原料、品种、来源、产地、质量的变化，迅速、准确地计算复杂的最低平衡日粮配方。当前，饲料厂为了提高市场竞争力，在自动化控制方面的投入越来越大，从而实现了把原料接收、加工、成品发放、财务管理等纳入一个计算机网络，实现了自动化控制。新建的饲料厂里大面积的模拟屏静态显示，正在被计算机屏幕构成的动态显示所代替。根据加工工段的需要及全过程自动化控制，可以采用23台计算机，其彩色屏幕可以显示出不同生产过程的动态图像和趋势，可随时显示、调取、处理各种数据，工作效率大大提高。二、饲料加工工艺的发展趋势对2l世纪饲料加工工艺技术的主要要求是保证饲料的安全、高效、优质生产。1.1 安全卫

17、生的饲料生产工艺技术1.1.1 采用无残留或近乎零污染的输送设备，如刮板输送机，螺旋输送机、正压输送系统等。1.1.2 采用壁面无粘挂、无结拱的料仓和排料装置减少残留。1.1.3 采用满足精度要求的微量自动配料秤配合掭加剂，大量配料秤自动配料，井配以密闭和吹扫相结合的技术，减少残留和粉尘外溢。1.1.4 采用满足混合均匀度要求的低残留混合机，并辅以必要的吹扫装置。1.1.5 采用科学的计算机原料自动盘存技术和排序法生产不同品种的产品，保证饲料产品的安全性。1.1.6 对粉状饲料进行蒸汽调质， 以杀死某些有害微生物。1.1.7 对于有特殊加药要求的产品采用独立的系统生产。1.1.8 采用制粒、膨

18、化调质、挤压膨化技术等提高产品的安全性。1.1.9 采用液体添加方法，将各种活性组份添加于粉状料中或是成型后的颗粒饲料中。1.1.10 将各种饲料原料制成半成品贮存于料仓中，在提货或发货之时，将这些半成品用智能称量混合装卸机将各半成品称量混合后，直接卸人散装发货车中，实现所谓即用即混和零污染。当然安全卫生的饲料生产首先是要有安全的饲料配方，还必须有安全的生产管理规程。1.2 优质高效的饲料加工工艺技术1.2.1 饲料粉碎系统的最佳工艺配制技术制、粒度调节，嗳风量配置技术等。1.2.2 饲料微粉碎系统最佳工艺配制技术制、风量控制、牧度调节技术等。包括流量控制。1.2.3 高速配料、混合工艺技术开

19、发高速配料系统与高速混合技术配套，可使饲料的生产效率提高2倍以上。这套技术中，包括微量添加剂的高速配料技术。1.2.4 高教制粒技术包括喂料、弼质、制粒、狰却、碎粒、分级、液体舔加的全套技术，应实现全过程的自动控制包括喂料量、调质温度、水分、颗粒狰却温度、耐久性等的在线自动控制，实现现场无人操作，而生产控制的依据是产品配方和质量指标。1.2.5 高效挤压膨化技术包括喂料、调质、挤压机腔内压力、温度、膨化度、切碎尺寸、干燥、冷却、筛分等全过程的自动控制。对于不同的饲料产品，可通过计算机和plc进行实时控制。1.2.6 特殊饲料产品的加工工艺技术包括高动物性原料、高油脂饲料产品的挤压膨化技术高纤维饲料的产品的粉碎、制粒技术；宠物饲料加工技术；特种水产动物饲料加工技术等。1.3 饲料工厂自动化控制技术自动化控制技术是现代饲料厂的生产控制基础，也是2l世纪饲料加工设备与工艺发展的础，这些技术将在以下方面得以进一步发展。1.3.1 饲料生产过程工艺参数的动态监测显示与控制技术包括物料流量、时间、电流、温度转速、能耗、料位、重量、堵塞、水分、颗粒