饲料加工论文

浅谈饲料加工工艺与设备的最新进展摘要：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。加上目前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。而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、进展优化的饲料配方和先进的加工技术可降低生产成本，满足动物生长的需要,提高企业的生产效益。推动饲料加工技术进步的因素是多方面的，随着动物生产性能的提高和营养研究的进步,饲料配方的品种不断增多，添加的量越来越少,有些添加的成分有其特殊的要求，这就需要相应的加工技术.畜牧业的发展带来环境的污染压力已引起关注，应用合适的加工技术,可以提高饲料利用率，减少环境污染。应用合适的饲料加工工艺和设备可以保证饲料产品质量,动物营养研究与养殖技术的进步促进了加工工艺和设备的发展。1、原料接收、清理及料仓技术原料接收是保证饲料产品质量的第一道工序，接收设备与工艺的设置要保证原料产品的安全贮存，接收过程中要合理组合原料的清理设备。对于接收后各批次原料品质差异较大的,要采用分级技术来保证加工产品的质量。这一技术的应用需要有高度灵活性的原料储存仓库，严格的管理、快速有效的分析技术作保证。由于饲料原料来源的复杂性以及对饲料加工设备的保护，目前清理过程主要去除磁性杂质和大型杂质.但球形磁性杂质和特殊材料杂质去除值得重视。在清理加工中还需要进一步解决初清筛的噪声、细小杂质对设备部件的磨损和产品质量的稳定性影响.料仓研究主要防止仓内物料结拱，保证合适的料仓储量。整体流动是一种特殊的设计观念，其优势在于料仓一打开，仓中整体物料就向下移动,从而可避免出现物料挤压、结块和自动分级现象。料仓设计通常要综合考虑料仓的可利用空间，所需的储存量和料仓与加工工序间的关系，以保证料仓下料更均匀。粉碎技术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辱和饲养效果。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。2。1粉碎机结构与形式锤片粉碎机的粉碎原理是无支承的冲击粉碎.粉碎物料的均匀性差，尤其是在细粉碎时，粉碎的产量低、能耗大，物料的温升高,水分损失大。为使细粉碎物料排出，提高粉碎机的产量，通常在粉碎工艺中采用负压吸送排料或者机械输送加吸风来增加物料排出，负压吸送排料的物料表面光滑,粒度大小较均匀，但耗能比较大。采用机械输送与吸风相结合方式，因对参数的选择以及运行过程的管理跟不上，其效果不稳定。水滴型粉碎机是将粉碎室从圆形变为水滴形，这样既增大了粉碎室筛板的有效筛理面积,又可避免物料在粉碎室形成环流，有利于粉碎后物料排出粉碎室，粉碎效率提高15％；另外水滴型粉碎机有主粉碎室和再粉碎室，物料在粉碎室内可经受二次锤片打击，同一台粉碎机就能实现粗、细、微细三种粉碎形式。粉碎后的物料平均粒度为100~500μm,可满足畜禽鱼对物料粉碎粒度的不同要求。在综合性饲料厂粉碎工艺中,水滴型粉碎机具有独特的优势.对辊粉碎机代替锤片粉碎机已引起人们的注意。近年来，美国CPM公司开发出对辊与锤片组合粉碎机.对辊粉碎机是有支承的粉碎。物料的粉碎效率比较高,大大降低了粉碎的能耗。在粗粉碎中(粒度〉1000μm），辊式粉碎机与锤片粉碎机相比具备显著的节能效果。据介绍，Roskamp辊式粉碎机与传统的锤片粉碎机系统相比，节约能耗60%以上；可减少粉尘和维护费用，噪音小；粉碎过程中物料水分损失少,粉碎产品的粒度均匀性好,产品的物理特征极佳，有利于物料流动和混合。辊式粉碎机通用性较差，尤其是各种物料混合以后的粉碎效果就更差。轧辊维修需要专用设备。立轴式粉碎机也是锤片粉碎机的一种，粉碎过程可分成预粉碎和主粉碎二个区域，其特征是采用了360°环筛，还有底面的筛板，筛理面积大，有助于粉碎后物料快速排料。同时由于物料的重力作用,环筛的垂直筛面上粘附物料少，筛孔通过能力强。粉碎机转子上的刮板保证了底筛的有效利用，且产生一定的风压,促进粉碎后物料的快速排出，有效提高了整个粉碎室的筛落能力，无需在排料中设置独立吸风系统，既省去吸风系统的设备投资，又解决了长期困扰饲料厂因吸风系统故障而导致粉碎效率低下的问题，而且减少了物料在粉碎过程中水分损失。因此，粉碎效率和粉碎机产量有较大程度的提高，粉碎后的物料粒度均匀,潜在的细粉少，粉碎电耗可以节省25%。立轴式锤片粉碎机适用于饲料粗粉碎及二次粉碎工艺前道粉碎，但不适用于物料的细粉碎.横宽形振动筛粉碎机是一种新型粉碎机，结构独特，具有两层可振动的筛片，内筛孔径大，使物料迅速通过筛面.外筛孔径小，可精确控制物料的粒度，粉碎粒度均匀。锤片数量增加2～3倍，粉碎效率高。振动筛面可保持筛面不堵，避免物料过度粉碎,适于粉碎水分含量和纤维含量较高的原料。2。2粉碎工艺粉碎工艺的选择应根据产品质量和粉碎粒度要求,以及加工成本和投资额等来确定。按粉碎的先后划分包括先配料后粉碎、先粉碎后配料或者是两者的综合;按粉碎的次数划分有一次粉碎、二次粉碎和单一循环粉碎。先配料后粉碎工艺有利于控制饲料产品粒度的均匀性，有利于某些油性物料和粘性物料等的粉碎，适合于加工原料品种粉碎较多的畜禽饲料、水产饲料和宠物饲料；先粉碎后配料工艺可根据物料的特性配备相应的粉碎机，针对性强，但不利于粉碎多品种物料；对较粗的粒料进行先粉碎，然后与其它物料配料混合后进行粉碎，是先粉碎与后粉碎工艺综合应用，有利于物料混合均匀，控制粒度的一致性，有利于物料粉碎粒度的进一步减小，该工艺适合生产特种水产饲料。2.3粉碎机的发展趋势粉碎机是饲料生产中的重要设备，尤其是水产饲料的发展对粉碎设备要求更高.新型粉碎机或超微粉碎机的研究，主要从节省粉碎电耗、提高粉碎机的产量、控制粉碎粒度和粒度的均匀性、减少易损部件的消耗、降低粉碎过程中原料的损失、便于粉碎机的操作等方面考虑。锤片强化研究应从耐磨、耐冲击、高寿命、低成本等方面综合考虑.筛片要关注强度和刚度，合理的开孔率和冲孔技术。为了充分发挥粉碎机效率,应力争在粉碎机的峰值曲线上运行,这就要有自动喂料器与自动控制来调节。利用峰谷电价规律,可以控制粉碎机在用电低谷时进行粉碎，以节约粉碎成本，这种粉碎方式应与饲料工艺设计配合，主要是粉碎后物料的料仓设置，还需进一步的研究.3、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,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1～1.5min），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)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: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。混合加工技术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）。各类混合机的混合性能见表1。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1。5min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。在饲料加工中，为了适应家畜不同阶段的营养需要，就应采用不同的配方.但配方越多，饲料厂的生产效率就会受到影响。如何解决多配方与生产效率的矛盾，是饲料生产中必须考虑的问题。现在少数公司正在试验一种加工方法，即先生产两种或三种基本配方，交货时用混合的办法生产出适应动物每个生长阶段需要的饲料。这种方法的应用还有许多实际问题值得进一步探讨。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。5。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.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。5。2制粒颗粒饲料具有许多优越性，经蒸汽热能、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失效，降低饲料效果，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(UniversalPelletCooker，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550gL~750gL。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2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2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。5.3膨化目前生产膨化饲料的主要设备是螺杆式挤压膨化机，它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℃,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。5.4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。5。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。6、安全饲料生产技术61原料的安全饲料原料是安全饲料生产的第一道控制点，有些饲料原料生产过程中由于受病虫侵入，因此大量使用农药防治，造成谷物产品的农药残留大大超标，饲料厂在接收原料时应加强对农药残留的检测.饲料原料水分是安全贮存的关键，尤其是一些刚收获的饲料原料，水分一般都达不到安全贮藏的标准，贮藏过程中原料不可避免受霉菌和昆虫的危害，产生大量的霉菌毒素。因此，通过改善原料的贮存条件和控制饲料原料的水分(安全水分在12%以下),可减少霉菌的污染，这是一个最有效、最积极的方法。采用防霉剂来控制霉菌滋生亦是有效的措施，控制霉菌生长就可以减少霉菌毒素产生。6.2加工过程的分级在饲料加工中，饲料组分的密度差异、载体颗粒度的不同以及添加剂等微量组分与饲料中的其它用量较大组分之间结合不充分，这是产生分级的重要原因.原料在输送、装料和卸料等加工流程中以及加工工艺流程设计不当都易造成分级。防止分级的措施是合理设计饲料加工工艺流程和选择精密设备，通过调整原料的组成和粉碎粒度来保证饲料混合均匀。对微量组分进行有效承载，以改变微量组分的混合特性。添加液体组分可增加粉料的粘结，制粒或膨化也有助于防止分级。粉状产品（尤其是复合预混料)应尽量缩短输送距离,适度包装，以减少物料分级.6。3加工过程的残留污染饲料残留主要是生产工艺、机械制造不合理造成的。要减少残留的产生，在工艺设计上，输送过程应尽量使用分配器和自流的形式，少用水平输送.水平输送设备可以采用自清式刮板输送机。在满足工艺要求下，尽量减少物料的提升次数及过渡料斗的数量.吸风除尘系统尽可能设置独立风网,将收集的粉尘直接送回到原处,尤其是加药的复合预混料的生产更应这样。药物添加剂则必须直接添加到混合机中。对于加药饲料生产尽可能采用专用生产线，以最大限度地降低交叉污染的危险性。在设备选用上，应该确定计量设备及混合设备的精度，计量设备量程应根据不同配比物料性质来确定，采用不同量程的计量设备来满足不同物料量对计量的要求.混合机应该能够在0。001％的配比浓度下达到变异系数不大于5%的混合精度。斗式提升机、溜管、配料和缓冲料斗也会产生残留。在制作溜管、料仓、料斗时，内表面应光滑，不留死角。不合理液体添加方式对物料的残留会带来影响。饲料加工过程中要减少物料的残留,首先要保证物料在设备中能够“先进先出”。6。4热处理的应用调质的作用是为了提高颗粒饲料的质量，改善饲料消化率；同时可以破坏原料中抗营养因子，杀灭原料中有害微生物，使颗粒饲料的卫生品质得到保证。另一种方法是采用膨胀或挤压膨化方法，它充分利用了时间、温度,并结合了机械剪切和压力,处理强度高、杀菌的效果更明显，通过膨胀或挤压膨化调质，饲料的卫生质量能够得到保证。7、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、产品品种等方面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