饲料喷油以控制粉尘

1、饲料喷油以控制粉尘许福来饲料粉尘威胁禽畜及饲养人员之健康，亦严重地破坏禽畜器具及饲料工厂设备，无形之中造成经济上的重大损失，本文即针对此问题，特以饲料添油以控制粉尘做专题报导。前 言随着密闭屋的使用，家畜环境的粉尘控制愈形困难。在密闭的空间饲养大批的动物，所产生大量的粉尘，很难以一般标准的排气系统来排除。粉尘有害牲畜及饲养人员之健康，也会破坏建筑物及设备。饲料工厂对粉尘也有同样的困扰。爱荷华州的都汉先生 ( Donham ) 观察一些猪含的工作人员，发现其中约 60%的人呼吸道皆有不良的症状。Doham 及 Leininger 氏曾研究猪含环境中对兔子及天竺鼠的影响，结果显示对这些动物的呼吸道

2、组织有严重的破坏，此项研究足以证明长期曝露於猪舍环境中，使人类肺部发生疾病。粉尘的下列特性，使之危害人们健康：1.粒子大小易於吸入。2.高蛋白浓缩物。3.高的细菌及霉菌数。4.内毒素活化性。5.吸附刺激性的气体。( Donham 及 Leininger 氏，1984 )高量的细菌源自高量的粉尘，因细菌附着在粉尘粒子上。因此极小颗粒的粉尘会直接渗入肺脏，较大的粉尘颗粒滋生细菌，两者皆有害动物及人的健康 ( Curtis , 1975 )。猪舍中的粉尘高达 95%的粉粒有害人体肺脏 ( Bundy 及 Hazen 氏 1973 )。猪舍中的粉尘，不论是空中飞扬的，或附着於猪舍的，大部份是饲料粉尘

3、( Curtis 氏 1975；Honey 及 Mcquitty 氏 1975 )。Bundy 及 Hazen 氏 ( 1975 ) 证明粉尘的量会受到饲喂方式及饲料的型式所影响。因此，控制来自饲料的粉尘量，会使工作环境更健康并更具生产力。在这里所提出控制饲料粉尘的方法是将油喷到饲料。另外我们在处理饲料等颗粒状物料时会碰到粒子分离的问题。粒子分离是指颗粒状物料自由流动时，大小颗粒会有分离的现象。当我们将物料定点倾倒时，会堆积成倒圆锥形，其边的角度成静息角。桶仓的出口缩小，其流动的状态就造成粒子的分离。Denburg 氏 ( 1964 ) 曾描述当一桶仓的入料是由桶顶中心点掉入，则中心部份都是细

4、的颗粒，而较粗的颗粒则向旁边移动。当桶仓排料时，中心部份先行排出，旁边的部份维持不动，一直到形成倒静息角时，此一结果使得大小颗粒分开。喷油到饲料会改变饲料的质地，而影响到颗粒分离的现象。参考文献粉尘控制的文献喷油以控制粉尘的工作大部份用於谷物及棉花，而两者使用的情况都很好。喷油的结果会降低粉尘量，并增大粉尘粒子的平均粒径。Cocke 氏 ( 1978 ) 利用碳化氢类油喷到小麦，玉米及黄豆等试验品上，喷油量为 0.04% 时，小麦粉尘降低 59%，喷油量为 0.07%时，粉尘降低 92%。喷油量再增高时，粉尘的降低并不那麽明显。同样的情况适用於玉米及黄豆，只是粉尘降低的百分比没有那麽高。Lai

5、 氏 ( 1981 ) 利用矿油及植物油做了类似的试验。他添加 0.04%的植物油到玉米，结果粉尘量约降低 93%，小麦也是同样的结果。添加 0.06%的矿油，粉尘量约降低 95%。粉尘的样品也作粒子大小的分析。喷过油的粉尘颗粒比原来的粉尘颗粒大。Hsieh 氏 ( 1982 ) 用菜仔油喷於大麦，燕麦，裸麦及小麦。喷油量达 0.05% 时，粉尘量降 80%。试验结果同时证实粉尘的减少量与最初粉尘的含量有关。未喷油前的粉尘含量若高，则喷油後的所减少的粉尘量也较高，反之较低。内布拉斯加大学 Chiba 及 Peo 氏的研究 ( 1985 ) 证实饲料喷入油脂後，可以减少猪舍的粉尘。饲料加入 2.

6、5 及 5%的油脂，粉尘分别减少了 21.4 到 49.1%。而其附带的意义则是饲料效率增高 10%。添加油脂到谷物或饲料除了减低粉尘之外，尚有其他益处。研究显示在混合机内，涂布油脂的饲料表面的润滑作用可以降低磨损。同时可以防止机械及建筑物之损坏。颗粒分离的文献有关颗粒分离的研究已有多年。Reisner 氏 ( 1971 ) 曾做了许多这方面的研究，并发表分离如何发生及其原因的理论。饲料填入桶仓时，只有在靠近圆锥形成之表面处发生颗粒移动的现象，因此颗粒分离的原因就与此一表面颗粒的互相作用有关。Beisner 述及颗粒分离的三个主要原因：1.颗粒因大小不同所导致不同移动性，使大颗粒移向桶仓之外缘

7、而小颗粒则移近桶仓的中心。2.因为密度的不同，使得密度大的颗粒掉近中心，而密度小的颗粒掉到旁边。3.筛子效应，或粒间渗透，即小的颗粒会在大颗粒之间隙往下掉，而大颗粒因找不到比它大的洞，只好滚到桶之边缘。Drahum 及 Bridgewator 氏 ( 1983 ) 说明了颗粒分离的理由在颗粒的移动，颗粒的密度比较，颗粒间的渗透。之外还有雪崩的坠落，颗粒掉到饲料堆的速度，颗粒大小比较等都是重要的因素。Van Denburg ( 1964 ) 述及影响分离的因素有：1.谷物大小分布。2.表面的谷物大小。3.粒子的形状。4.实质的颗粒密度。5.表面的特性，润滑性等。6.表面的导电性或保持静电的趋势。

8、7.容积密度。8.流动性。9.静息角。10.对结块的阻力。以上诸因素中，Van Denburg 认为前两个因素影响最大。控制粉尘的方法与材料粉尘的控制我们以 23 公斤 ( 50 磅 ) 装的猪料预拌剂作为喷油於饲料之试验材料。此一项拌剂通常每包加入 855 公斤 ( 1950 磅 ) 的玉米及豆粉混合料。试验的油类有矿物油，黄豆油及卵磷质，卵磷质是由黄豆油脱胶所得的极稠产物。加入量以重量计分别为 0.5%、1.0% 及 2.0%。另外有卵磷质与矿物油的混合物，及卵磷质与黄豆油混合喷入的。卵磷质维持 0.5%的量，而油的添加量分别为 0.5% 及 1.0%。混合过程是使用 Hobar 混合机，

9、先将 11.3 公斤 ( 25 磅 ) 的基础混合物置於混合机内，而油从顶上浇入。混合机运转 5 分钟後，混合物分成 2.3 公斤 ( 5 磅 ) 一包的样本。测验每一包样本的粉尘含量是采用落地法 ( drop test )。即以长 1.2 公尺宽 1.2 公尺，高 1.8 公尺的合板箱 ( 4 英尺4 英尺 6 英尺 ) 如图 11 所示。在其中的一面离地 1.5公尺的地方，有取样孔。在箱子中间的顶部，有一设有滑门的投入口，将 2.3 公斤的样本在此投入。样本掉入 1.8 公尺深的合板底面，碰及底面产生粉尘云。取样同时可换滑门。粉尘云的取样是以 Royco 215 型轻便的粒子计数器及两组配

10、有泸清器的测定容积取样器。粒子计数器可用来计算 0.5 微米以上的粒子个数，其流量是每秒 0.005 公升 ( 每分 0.01 立方英尺 )。测定容积取样器之一是透过 47 公厘 ( 1.85 英寸 ) 多纤维薄膜泸器，孔径为 0.8 微米，抽气的流量为每秒 0.2 公升 ( 每分 0.4 立方英尺 )，其所用的空气在缩机是 Devilbiss 携带式空压机。另一只取样器是用 102 公厘 ( 4 英寸 ) 玻璃纤维泸器，孔径为 0.3 微米，每秒通气量为 42 公升，( 每分 89 立方英尺 )，以 Dayton 真空原抽气。泸器在使用前後皆以 Mettler AC 100 分析用天秤来秤重

11、，秤至 0.1 毫克。合板箱在测试之前，都要以真空吸尘清洁之。泸器要秤重，并置於夹持器内，然後装在合板箱壁。2.3 公斤一包的样本倒入箱上的储槽。拉开滑门让样本掉落然後更换之。取样的设备在样本抨击箱底板时迅即转向。Devilbiss 压缩机及粒子计数器抽取箱内空气达 5 分钟。到了 5分钟後，记下所算的粒子数，从夹持器移走 47 公厘的过泸器，再予秤重。而 102 公厘的过泸器再继续抽气 5 分钟，之後从夹持器移走 102 公厘的泸器，并予秤重。在第一次落地试验後，换上新的过泸器，秤重再如前按装。取另外一个 2.3 公斤的样本置於箱上储槽，再次取样测试。但是同一种混合物连续作落地测试时，不用清

12、理箱内。不同种类的混合物作落地测试前，箱内要清理乾净。同一种类饲料，即使箱底留有前次试验的料，每一次落地所产生的粉尘量约略一定。粉尘量及粒子数的各个平均值，是由每次落地试验所得数值平均得之。添加油脂的混合物之平均粉尘量及粒子数，皆拿来与未添加油脂的控制样本相比较，以决定减少的粉尘百分比。颗粒的分离用来做分离试验的基础混合物是以混凝土搅拌器来混合的。混合物的各成份百分比如表 3 所示。喷油时，谷类蒸馏物的含量须减少，其量相当於所喷的油量。各次试验的混合物总重为 45.4 公斤 ( 100 磅 )。原料分别秤重置於混合机，最後再添加油脂。混合机运转 5 分钟。然後将基础混合物倒入衬有塑胶内袋的容器

13、，再送到桶仓。桶仓是用 0.64 公分 ( 0.25 英寸 ) 的清洁塑胶制成。桶仓每边长 30.5 公分 ( 12 英寸 )，漏斗的斜度为 60。尺寸如图 12 所示。出口是 1.27 公分 ( 0.5 英寸 ) 的正方形。桶仓的上方置一漏斗，使料能以一固定点掉入桶仓。此一漏斗的出口也是 1.27 公分的正方形。饲料由顶部的漏斗持续落下填入桶仓。任何时间都只有少量饲料放入顶部漏斗，以免饲料在此造成分离。但是顶部漏斗也必须持续保有饲料，直到掉入漏斗的饲料达到 45.4 公斤的重量。当所有饲料都已落入桶仓，则可以拔去桶仓出口的塞子，於是饲料又开始流出桶仓。在桶仓底下的秤上放一只容器，每流出约 4

14、.54 公斤的料时，取样约 100 公克重，如此每一桶次可以取样 11 包。然後将每一包样本依 ASAE 标准 ASAE S 319 来测其几何平均粒径，使用 Ro - Tap B 型测试用筛选机及 U. S. A 标准筛来分析。筛出的重量以 Mettler PC 4400 天秤来秤重，精度为 0.01 公克。标准筛的规格是 12、16、20、30、40、50、70、100、140、200、270 及底盘。上述程序应分别测试未添加油脂的基础混合物，以及添加 1.0%的黄豆油，2%的黄豆油之基础混合物，在各包样本中，可以比较桶仓将空的过程中，各阶段样本的平均粒径，以测试黄豆油对颗粒分离的效应。每

15、一个混合物以及各样本的平均粒径皆测试两次。Reisner 氏 ( 1971 ) 及 Van Denburq 氏 ( 1964 ) 都曾利用标准去评估分离发生的程度。这些数值都记在表 4。结 果粉尘的控制所有的试验显示添加油脂对基础混合物粉尘的减少有重大的影响 ( P0.001 )。表 1 是各次试验之粉尘量尺减少之百分比。添加 0.5%的黄豆油所能减少的粉尘量最少。而添加 2.0%的卵磷质时，所减少的粉尘量最多。而大部份的情况，添加油脂所能减少的粉尘量最少都有 90%。图 1 是将表 1 的数据绘成图形，以表示添加油脂的饲料比较对照组的粉尘量之差别。图 2 是比较添加单一种油脂与混合油脂之粉尘

16、量。使用黄豆油及卵磷质的混合油，或使用矿物油及卵磷质的混合油加入饲料，不论是 0.5% 或 1.0%的添加量，对粉尘的含量都没有太大的区别。而在 0.5% 的油混合 0.5% 卵磷质的混合物油，以及 1.0%的油混合 0.5%的卵磷质，对粉尘的减少量也没有太大的区别。然而添加油 ( 矿物油或黄豆油 ) 与卵磷质的混合油，对粉尘的减少，比单独添加 0.5%，1.0%及2.0%的矿物油，或单独添加 0.5%及1.0%的黄豆油，或单独添加 0.5%的卵磷质 ( P0.01 ) 要显着多了。但是在添加任何比例混合油，以及 1.0%或2.0%的卵磷质，以及添加 2.0%的黄豆油，其间对粉尘量的减少没有太

17、显着的区别。在图 3 对个别油类的添加作了更进一步的比较。图中显示在同样的添加量，对粉尘的减少，卵磷质的效果大於黄豆油或矿物油；然而添加量为 2.0%时，黄豆油与卵磷质的差别就不太大。在添加量为 0.5%及1%时，矿物油和黄豆油的效果差不多。然而添加量在 2.0%时，黄豆油对粉尘的减少量比矿物油大的多。( P0.005 )由图 3 可看出，油类添加量愈多，所能减少的粉尘量愈大。然而添加 1.0%及2.0%的卵磷质时，差别并不大。因之，油类的添加量并不见得愈多愈好。此种趋势在图 4 有更进一步的说明。虽然仅由图中三点所连成的线，无法肯定每种添加物的最适量，但是由三线共同的趋势，知道粉尘减少量为

18、90%时，所添加的油量是最适点。颗粒数也可显示添加油类时，对粉尘量的减少有很大的效果。表 2 说明了各组平均颗粒数与对照组之颗粒数，及其减少的百分比。在部份试验时，碰到颗粒计数器故障，所以添加 2%或0.5%矿物油的试验没有数据。而其他试验所得到的粉尘减少量都超过 99%。表 2 的数据，绘成图 5。其中添加油类的试验组，比起未添加油类的试验组，粉尘颗粒数几乎是看不见。单一油类的添加，或混合油类的添加，其效果比较绘於图 6。在所有添加量的测试，只有添加 1.0%卵磷质的混合加 1.0%黄豆油与0.5%卵磷质的混合油，比其他的添加油类有关显着差异 ( P0.05 )。由本图看不出任何肯定的趋势，

19、但是仍能显示随添加量的增加，颗粒数随之降低。颗粒的分离颗粒分离的程度也受到添加黄豆油的影响。表 4 列出每组试验各样本之平均粒径。而整组之平均值及标准偏差亦予列出。图 7、8、9 及 10 表示当试验材料由各桶仓流下时，粒径变化的图示。这些图形与 Van Denburg 氏与 Bauer 氏 ( 1964 ) 所绘的非常接近。图上的线条显示最初落下的是桶仓中间较细的粉末，接着是桶仓旁边较粗的颗粒。图 7、8 及 9表示各混合物的个别图线，其形状都很类似。然而当三条图线放在一块，如图 10所示，我们可以看到没有添加油脂的混合物在流动之始，位置最低，而在中间时突出较高点。因之，其标准差比添加油脂的

20、混合物高多了。讨论与摘要粉尘的控制落地试验的结果指出猪料基础混合物产生的粉尘，能藉油类的添加而大为减少。此一现象适用於各种谷类及饲料。粉尘的减少量与油类的添加量成正比，但是到达一高比例的减少量後，再提高油类添加量也没太大帮助。要大量减少粉尘，添加於基础混合物所需的油量，要比添加於谷物的油量高。( Cocke 氏 , 1978，Lai 氏 1981 ) 这也许是基於材料质地的关系谷物通常有较大的颗粒，喷油以後有较大的表面积让粉尘附着。相反地，基础混合物的颗粒较小，因此可以让粉尘附着的面积也较少。因此，饲料可以吸入油脂，需要较大量的油去产生吸附粉尘的面积。颗粒数指出无论添加那种油类，都可以移走 9

21、9%的粉尘。这点提示我们，占粉尘颗粒极大部份的小小题粒，不论喷以何种油类，都会被持续地移走。此一结论可以证实 Perkins 氏及 Cocke 氏 ( 1985 ) 对棉花粉尘的研究工作。他们指出粉尘的质量中值直径的增加以及可吸入百分比的降低，与油脂的喷入有关。事实上，在最近的实验使用多范围的颗粒计数器也证明此一结果。不论使用单一油类或混合的油类来加入，其对粉尘量的减少都很有效果。卵磷质经证明效果最大，但是其黏度太高，在混合时多少有些问题发生。将卵磷质混入一些其他油类，会使喷油作业混合较均匀些，而还能维持同一效果。添加 1% 单一的油类可以减少粉尘量达 90%，再多添加时，减少量会再多些。此一

22、结果可以证实油类为底的添加物是很有效的粉尘抑制物。然而，对特殊大小的粒子最有效的添加量为何，尚待研究。颗粒的分离由分离试验的结果证明，当添加黄豆油时，会降低平均粒径的标准差。图 10 比较三种混合物的试验结果。加入黄豆油的混合物，开始的平均粒径既不太低，流动过程中段的平均粒径也没有未添加黄豆油的混合物那麽高。因此可以说添加黄豆粉可以减低混合物分离的程度。尚无更进一步的试验可以确定分离程度减少的理由，但是以下的观察稍可作为解释。当基础混合物添加黄豆油之後，可以看得到最大改变是流动性。当未添加黄豆油的基础混合物填入桶仓时，颗粒会持续地滚到桶仓的外缘。然而当混合物添加黄豆油之後，虽然颗粒仍会滚动，但

23、是程度上比较少了，混合物的填入桶仓，以堆积而後猛落的方式填满桶仓。此一结果与 Drahum 氏及 Bridgwaten 氏 ( 1983 ) 的结论相似。Drahum 氏指出突然涌至 ( avalanching ) 的现象会造成分离。然而此一现象在添加油脂的混合物中是缓和多了。Van Denburg 氏及 Bauer 氏 ( 1964 ) 指出分离现象是受到材料表面特性及流动性的影响。基础混合物加入黄豆油後，表面特性会有所改变。颗粒之间的结合力增加而使得材料整困流动，而非颗粒个别滚动。添加油类的基础混合物，其静息角也较为陟峭。观察基础混合物得知添加油类可以减少分离的程度；然而流动性的改变，可能

24、在某些饲料储运系统上造成问题。这点必须再加研究。然而在减少粉尘发生的功效上，以及减少颗粒分离的附带效益上看来，添加油类可以说是对任何饲料储运系统都很有好处。( 本文译自由美国黄豆协会副代表杨培 先生所提供之 Control of Feed Dusts by Adding Oils , 特此致谢！)表 1 猪料预拌剂添加油料对粉尘量的影响添加油料%比粉尘含量 (mgm3)粉尘减少量%未 添 加 黄 豆 油0.51.02.0矿 物 油0.51.02.0卵 磷 质0.51.02.0黄豆油+卵磷质0.5+0.51.0+0.5矿物油+卵磷质0.5+0.51.0+0.5331.6 80.229.84.661.833.518.723.34.91.84.65.86.49.9- 75.891.098.681.489.994.493.098.599.598.698.298.197.0表 2 添加油料对猪料预拌剂产生粉尘云之颗粒数的影响添加油料添加百分比颗粒数 ( 大於 0.5 微米 )颗粒数之减少量 ( % )未 添 加 黄 豆 油0.51.0矿 物 油0.51.0卵 磷 质0.51.0黄豆油+卵磷质0.5+0.51.0+0