第十九章-加工工艺对饲料营养成分及动物生产性能的影响

第十九章

加工工艺对饲料营养成分及动物生产性能的影响

授课目的

了解当前畜禽饲料的典型加工工艺流程深入了解加工工序对饲料营养价值的影响，理解加工与营养的相互关系饲料加工处理对动物生产性能的影响授课内容

概论粉碎工序与动物的生产性能混合工序与动物的生产性能制粒工序与动物的生产性能膨化与膨胀技术在养猪生产中的应用一、概论二十世纪七十年代以来，随着制粒、挤压与膨化、颗粒制粒后喷涂等先进加工技术在生产中的广泛应用，极大地提高了饲料的饲用价值，促进了饲料工业和养殖业的发展；通过加工工艺来改善饲料品质，已成为现代饲料企业提高产品质量的重要手段之一；加工工艺与动物营养的联系日益密切，实现二者的有效结合是每个成功营养师必须关注的问题好的饲料产品从何处来？优质配合饲料优质的原料合理的饲料配方

适宜的加工技术关键点品质差的原料一定生产不出好的产品；最低配方成本最低饲料成本；好的配方生产的产品不一定都是好产品；在原料配方确定的情况下，加工技术是影响饲料（特别是颗粒饲料）质量的主导性因素饲料加工的目的

改善饲料转化效率改变颗粒度改变饲料营养物质的浓度改善饲料的适口性改善营养物质的消化率和有效率改变饲料的密度，便于贮存饲料厂典型工艺流程原料接收与清理原料粉碎计量配料混合制粒成品打包贮存二、粉碎对动物生产性能和养分

消化率的影响1、粉碎工序

粉碎是饲料厂最重要的工序之一，动力配备约占饲料厂总动力配备的30-40%，粉碎工艺效果的好坏直接影响到配合饲料的质量、产量、电耗和成本；配合饲料厂采用的粉碎设备大多为锤片式粉碎机；对辊式粉碎机只少量应用在大型饲料厂的二次粉碎工艺；粉碎产品的粒度及其均匀性是评价粉碎工艺效果好坏重要的加工与质量指标两种类型粉碎机的比较锤片式对辊式粉碎作用力撞击、摩擦挤压、剪切粉碎成品粒度粒度变异大粒度均匀粉碎速度快慢能耗高低噪音高低用途广泛二次粉碎工艺最佳饲料粉碎粒度的重要性

可以提高混合的均匀度；粒度均匀，可以减少饲料的分离；消化面积最大；提高饲料采食量；粉碎粒度对混合效率的影响

(混合均匀度变异系数CV%)颗粒粒度（m）混合时间（分钟）0.51.53.0<69935.18.38.8700-90043.110.38.7>90050.114.311.6饲料种类对粉碎工艺效果的影响

(Wu等,1985)玉米高粱小麦筛孔尺寸(英寸)1/41/41/4产品粒度(m)7849951090标准差2.352.262.52表面积(cm2/g)8463682、粉碎加工对动物生产性能的影响

2-1粉碎加工对猪生产性能的影响大麦粉碎细度对仔猪生产性能的影响

(Goodband等,1985)指标大麦大麦高粱粉碎机筛孔大小（英寸）1/83/163/16粉碎粒度（m）634767623日增重（g）386368440采食量（g）654654735饲料/增重1.701.791.89大麦粉碎细度对肥育猪生产性能的影响(Goodband等,1985)指标高粱大麦大麦大麦大麦筛孔(英寸)3/163/161/81/41对辊式粉碎粒度,m

6989027141462206日增重,945817890808790采食量3.152.822.942.962.95饲料/增重3.393.583.323.653.72玉米、高粱粉碎粒度对仔猪

养分消化率的影响

(OHH等,1983)粒度（m）消化率，%饲料/增重干物质粗蛋白质能量70086.182.985.81.74700-100084.980.584.41.82>100083.779.182.61.93玉米、高粱粉碎粒度对仔猪

生产性能的影响

(OHH等,1983)种类粉碎类型粒度m

日增重g采食量g饲料/增重玉米锤式6214587801.708774497991.76对辊式8024638401.8111474729031.92高粱锤式5394367761.787224548131.79对辊式8854498671.9212174278261.94日粮形式和粉碎方式对肥育猪

生产性能的影响锤片式粉碎机对辊式粉碎机粉料颗粒料粉料颗粒料能耗,kw/t15.314.6生产率,t/h1.80.7日增重,kg0.830.880.830.92采食量,kg3.043.153.003.08增重/饲料0.2730.2790.2770.299胃角质化程度2.01.81.01.6胃溃疡0.61.30.20.6日粮形式和粉碎方式对肥育猪

生产性能的影响（续）

挤压粉碎玉米改善了肥育猪的生产性能和胃内膜形态；粉碎粒度均匀对肥育猪生产性能无改善作用养分过1.5mm筛过6mm筛Nitrogen88.484.7Arg92.086.5His91.185.7Ile90.285.6Leu91.587.6Lys81.572.6Phe92.989.4Thr83.778.0Val88.683.1饲料粉碎粒度对小麦氨基酸回肠消化率的影响

（Sauer等，1992）%2-2粉碎加工对家禽生产性能的影响饲料粉碎对家禽影响较小，一般以中等饲料粒度的效果较好蛋鸡的料型主要是粉状料，粒度影响蛋鸡采食量、生产性能和舍内环境，但改变玉米粒度对蛋鸡生产性能影响不大，反而增加能耗，而减小高梁粒度时可适当提高产蛋率对玉米和高梁而言，减少粒度增加能耗，但未能改善肉鸡生产性能，配置复杂日粮相对简单日粮肉鸡增重和采食量增加3、小结

随着饲料颗粒度的下降，饲料表面积增加，营养物质消化率提高；随着饲料颗粒度的下降，胃溃疡的发生率增加；原料的物理性质影响到粉碎的工艺效果，即不同的原料用同样的设备粉碎，其产品粒度不同；3、小结

需要从营养学和加工工艺学两个角度来确定饲料适宜的粉碎粒度；从营养学的角度看，较细的粉碎有利于养分消化率的提高，但过细的粉碎使动物胃溃疡的发生率增加，且使粉碎成本大幅度提高；仔猪用饲料最佳粉碎粒度为500微米，生长猪为600微米左右，母猪则以400微米左右为好，蛋鸡玉米和高梁最佳粒度为800微米，肉鸡以中等大小为佳三、混合对动物生产性能和养分

消化率的影响

1、混合工序

混合机是饲料加工厂的心脏；混合工艺效果的好坏以混合时间和混合均匀度两个指标评价；定量化表征混合均匀度的指标是混合均匀度变异系数，CV%；

我国国标规定全价料混合均匀度变异系数小于10%；预混合饲料小于5%；混合设备按作业方式分为：分批混合机与连续混合机；按主轴布置形式分：立式混合机和卧式混合机；按工作部件分螺旋式、桨叶式等；目前国内大中型饲料厂常选用卧式螺带混合机和卧式双轴桨叶混合机；小型加工机组选用卧式螺带或立式混合机；常用混合机性能的比较卧式双螺带立式双轴桨叶混合周期5-6min15-30min<4min混合均匀度CV

10%10-20%CV

5%残留量少多很少用途全价料、浓缩料和预混料小型机组全价料全价料、浓缩料和预混料混合机的充满系数对混合效率的影响5吨料4吨料3吨料适度混合的标志混合时间，分钟变异系数，%单螺旋立式混合机-4吨生产能力混合机磨损对混合效率影响磨损的外圈螺带新的外圈螺带混合时间，分钟变异系数，%新的与旧的卧式螺带混合机混合机转速对混合效果的影响20转/分26转/分34转/分40转/分卧式螺带混合机混合时间，分钟变异系数%2、饲料混合均匀度对猪生产性能的影响

Trayloretal.(1994)采用卧式双螺带混合机研究不同混合时间（混合均匀度）对断奶仔猪和肥育猪生产性能的影响；试验采用三氧化二铬作为指示剂；饲料混合均匀度对猪生产性能的影响混合时间由0到0.5分钟时，显著地提高了断奶仔猪的增重速度和饲料转化效率，继续延长混合时间，对仔猪的生产性能的改善作用较小；肥育猪对日粮混合均匀度的变化反应不敏感，CV为10-20%不会影响到生长猪的生产性能3、混合对家禽生产性能影响混合不均匀的饲料影响肉鸡的生产性能和肉鸡肌肉的化学成分营养全面的充足日粮混合质量对肉鸡生长速度影响不大，但饲料转化率随混合均匀度提高呈线性提高趋势当满足NRC标准80％的低质量饲料喂鸡时，混合均匀度对肉鸡生产性能有较大影响饲料混合均匀度对肉鸡生长后期影响相对较小4、小结

饲料厂混合机混合均匀度至少半年测定一次；应按变异系数校正混合时间；卧式混合机混合效果好于立式混合机；微量物质需要高效混合机，否则影响单胃动物的利用效率（氨基酸平衡、个别维生素及微量元素等）；防止混合后运输过程的分级现象抓住主要问题，即混合均匀度对动物生长前期影响较大四、制粒对动物生产性能和养分利用率影响1、概述

颗粒饲料的优点

物理方面：

易处置性、减少饲料组分分级、减少饲料浪费、提高容重；营养方面：避免挑食、缩短采食时间、杀灭病原微生物、淀粉糊化和蛋白质变性，提高适口性、改善饲料利用效率。颗粒饲料的缺点

增加了生产成本；制粒过程中水、热、压力处理使部分热敏性养分破坏；过硬的颗粒会降低动物的采食量；当日粮脂肪含量大于6%时，制粒困难；饲料形式对断奶仔猪生产性能的影响

(Traylor,1996)粉料颗粒料ADGADFIF/GADGADFIF/G0-5d1241531.231511340.890-29d3585371.503625101.41综合已有的研究结果，饲喂颗粒饲料对断奶仔猪生产性能的改善效果：提高日增重和饲料转化效率9-10%。2、制粒对动物生产性能影响饲料形式对肥育猪生产性能的影响ReferenceWt,kg粉料颗粒料ADGADFIF/GADGADFIF/GHanke,197258-990.752.583.450.802.583.23Braird,197315-1000.692.523.700.722.433.33Skoch,198349-980.772.393.100.842.442.91Wondra,199555-1150.963.223.351.003.163.15所有试验日粮均为玉米-豆粕型；颗粒饲料对生长肥育猪生产性能的影响：ADG平均改善6%；饲料转化效率改善6-7%。颗粒直径对断奶仔猪和肥育猪生产

性能的影响（Traylor等,1996）颗粒直径，mm粉料24812断奶仔猪ADG358362371362364ADFI537510516541532F/G1.501.411.391.491.46肥育猪ADG1.030.941.011.021.05ADFI3.012.622.762.853.05F/G2.922.792.732.792.90颗粒直径与猪的生产性能人们通常认为，小猪喜爱小颗粒，而大猪喜爱采食大颗粒的饲料；已有的研究结果显示，颗粒直径大小对不同体重猪生产性能的影响缺乏一致的结果；

Traylor等（1996）的试验结果表明，目前生产中给不同体重猪饲喂直径不同颗粒的做法似乎并非必要，直径为4-5mm的颗粒对断奶仔猪和肥育猪都是适合的颗粒质量的重要性

动物的生产性能

-颗粒饲料的质量影响到动物的生产性能

商品饲料品质

-颗粒饲料的品质影响到颗粒饲料的外在商品价值颗粒饲料质量的评价方法

颗粒耐久性指数-TumblingBoxTest

（PelletDurabilityIndex,PDI）

--评价颗粒饲料质量的标准检测方法。颗粒硬度–TabletHardnessTester其它指标–如Waterstability(水产饲料)

颗粒饲料中的含粉量对肥育猪

生产性能的影响

（Amornthewaphatetal.1999）指标粉料细粉含量，%02550SEADG,kg0.890.960.930.900.01F/G2.792.602.642.720.008

与粉料相比，颗粒饲料提高肥育猪日增重8%和饲料转化效率7%；随着颗粒饲料中含粉量的增加，增重效率呈线性降低。制粒对家禽生产性能影响肉鸡一般采用颗粒饲料，可提高增重和饲料转化率4～8％和3～4％。对其他家禽目前了解不清楚3、影响颗粒质量的因素

(AdaptedfromReimer,1992)饲料粉碎细度与颗粒质量

粉碎粒度小，单位重量中饲料粒子的接触面积增多，在较短的时间内，水、热可以深入颗粒的内部，调质充分；

Wondra

等（1995）报道，当饲料粉碎粒度由1000m降低到400m时，颗粒耐久性指数（PDI）提高；但Stevens(1987)和Martin(1983)用玉米、小麦和高粱所做的试验发现，粒度的变化（800-1000vs350-550m）对颗粒质量无影响。饲料调质与颗粒质量

饲料调质目的提高颗粒耐久性和产量，减少细粉的产生和电耗。关键控制点

-原料水分:KSU研究结果表明,在12-15%范围内，原料水分含量与PDI高度相关，14%最佳。

-调质时间和调质器设计

-蒸汽质量：至关重要。

4、小结

与粉状饲料相比，颗粒饲料可以提高断奶仔猪和生长肥育猪的日增重和饲料转化效率；影响颗粒饲料的质量的因素很多，在配方一定的情况下，加工工艺的好坏对颗粒饲料质量起到决定性的作用五、挤压(膨化)对饲料成分和动物生产性能的影响1、基本概念挤压是靠水、压力、温度和机械剪切力等作用，迫使原料通过一个特定设计的开口而成形的工艺过程；水蒸汽加热或外部加热，使物料达到高温（120-170°C）、高压（5-8kg/cm2）状态。谷物中积蓄了大量能量，在谷物被挤出机口的瞬间，物体从高压突然变为常压，有巨大的能量释放出来，产生爆炸。谷物中的液态水突然汽化，其体积约可膨大2000倍。谷物的组织受到拉伸破坏成无数细微多孔的海绵结构，谷物体积膨大，在此过程中，谷物的物理、化学组成和性质都发生了不同程度的变化。挤压机功能粉碎

搅拌

剪切

成形

热处理

蛋白质变性

淀粉糊化

杀灭微生物和某些有毒成分

……优点

改进养分消化率：干物质、脂类、能量

加强淀粉糊化和蛋白变性

破坏酶、有毒成分和微生物

改进饲料适口性、耐久性、水稳定性和耐储性

提高饲料效率和动物生产表现（通常）缺点加大生产成本降低某些养分的可利用率：矿物质和维生素挤压机类型和挤压熟化单螺杆挤压机(Single-screwextruders)----干熟化挤压机(drycookingextruders)

入料中含水量小于25%

----湿熟化挤压机(

wetcookingextruders)

入料中含水量大于40%----冷成形挤压机(

coldformingextruders)----膨胀机(expanders)双螺杆挤压机(Twin-screwextruders)----同相旋转双螺杆挤压机

co-rotatingtwin-screwextruders----相对旋转双螺杆挤压机

counter-rotatingtwin-screwextruders

双螺杆与单螺杆挤压机比较

设备费：

1.5~2.0

倍零件磨损：1.5~2.0

倍电耗：1.5

倍内在脂肪：双>17%,单<10%高配比鲜肉：>35%产品大小形状更加一致颗粒小：<1.5mm更容易清理：自拭功能

挤压机与膨胀机比较

挤压机膨胀机

ExtrudersExpanders产量(Ton/h):Capacity(Tons/h):1-204-70电机(马力):Motor(horsepower):40-800100-800

代表性加工参数加工温度压力水分最高脂肪熟化

℃(bar)%%%制粒60-9512-171215-35膨胀90-13035-4012-181225-55干挤压机110-14040-6512-181260-90湿挤压机单螺杆80-14015-3015-352280-100双螺杆60-16015-4010-452780-100挤压的经验法则----配方

制作浮性颗粒，淀粉>30%制作沉性颗粒，淀粉10％左右脂肪>6%对膨化不利外加脂肪应在烘干／冷却后喷涂热敏维生素、加味剂和抗氧化剂应在烘干／冷却后喷涂挤压的经验法则----粉碎粒度原料应经锤片粉碎机、辊磨或超微粉碎机粉碎原料最大粒度应小于模孔直径的1／3，不大于1.5mm挤压的经验法则----预调质其停留时间比机镗熟化区长5~10倍温度范围75~85℃降低机镗内零件磨损挤压的经验法则----出料颗粒出模后闪降水分3~7个百分点产品密度（容重）取决于温度、水分、压力和配方挤压的经验法则----其它趁颗粒还热时涂加热敏原料颗粒如需久储，应采用防水塑料袋包装必须安排长班次以免拆卸大挤压机

挤压饲料产品的物理化学变化

挤压熟化对养分和总能变化的影响(%,orkcal/kg)原料水分蛋白质脂类纤维素灰分总能豆粕 11.0453.930.66 3.433.62 4574.0

豆粕（挤）8.7555.041.20 3.30 3.274766.0

大麦11.6512.091.85 4.68 1.01 4648.5大麦（挤）13.9712.000.51 4.58 0.964759.5

玉米面筋粉8.2276.561.56 1.59 0.855778.5

玉米面筋粉（挤）

10.1181.671.99 1.720.666345.0

小麦8.7112.891.68 2.191.944117.0

小麦（挤）9.7619.140.31 2.03 1.504536.5

挤压熟化处理提高了物料中蛋白质和总能的含量；挤压熟化加工对淀粉的作用

增加了淀粉的孔隙度增加了水溶解性

挤压熟化加工对淀粉糊化的影响

加工淀粉糊化（％）

喂料15.5预调制器31.6挤压机92.8烘干机96.7

加工平均85.0

水分含量对膨化玉米淀粉

物化特性的影响

Gomez等（1984）WengerModelX-5膨化机膨化工艺参数螺旋转速：750转/分；进料速度：140克/分钟；模孔直径：4毫米；温度：90-130°C；水分含量：14.2-32.9%;

水分含量对膨化玉米淀粉

物化特性的影响含水量%水溶解度%淀粉酶作用程度生成麦芽糖g/100g淀粉淀粉糊化度玉米淀粉0.00.060.032.97.66.216.129.212.27.928.724.522.38.532.822.534.19.347.115.946.910.459.014.261.010.263.8挤压熟化加工对淀粉的作用--小结高淀粉含量原料的挤压熟化工艺参数可为生产不同的产品而调节，随着原料中水分含量的增加，膨化过程中的剪切、摩擦作用减弱，膨化温度降低，淀粉糊化度下降，饲料消化率的改善幅度降低；

水分含量在18-25%，膨化温度为120-170°C时，淀粉糊化度最高，蛋白质破坏的最少；挤压熟化加工对纤维的影响

挤压处理高纤维饲料与挤压处理高淀粉含量的饲料效果相似，即大分子在膨化过程中被磨破而增加消化率。膨化效果与纤维类型和加工条件有关。低于120ºC以下，对日粮纤维营养价值影响较小。挤压熟化加工对纤维的影响（续）

Skochetal.(1983)比较了制粒（加不加蒸汽）和膨化处理是否改善了玉米-小麦麸日粮的营养价值；膨化条件为：149ºC，0.79cm的模孔直径；结果发现，制粒和膨化改善了饲料转化效率和能量消化率，但对日增重没有显著影响挤压熟化加工对纤维的影响（续）

(Skochetal.1983)项目粉料颗粒蒸汽制粒膨化+蒸汽制粒生长猪（16kg体重）ADG,Kg0.610.640.670.58G/F0.452b0.524c0.493c0.518c能量消化率，%78.6b80.2bc81.3cd82.2d氮消化率，%82.882.784.384.3肥育猪（46kg体重）ADG,Kg0.750.780.790.82G/F0.269b0.299d0.273bc0.295cd能量消化率，%82.9b85.3d84.2c-氮消化率，%83.385.083.4-

挤压熟化对维生素稳定性的影响（根据BASF）

维生素稳定度（％）

VitaminsStability(%)

A 85-90

D3 80-90

E 80-95

K3 60-85

挤压熟化对维生素稳定性的影响（根据BASF）

维生素稳定度（％）

B1 93-98

B2 98-100

B6 90-100

B12100

生物素 95-98

氯化胆碱 94-100

叶酸 98-100

烟酸 96-100

泛酸100C 50-70

挤压熟化对维生素稳定性的影响

挤压处理对维生素和微量元素有效率的影响幅度至今仍未定论；维生素稳定性受挤压熟化工艺参数、维生素的剂量、剂型及日粮组成等的影响；建议：在日粮中分别添加1.5-2倍和2倍于正常添加水平的脂溶性和水溶性维生素，可以保证不出现维生素的缺乏症。挤压熟化加工对蛋白质的作用

挤压熟化处理全脂大豆，可打破大豆脂肪球(globules)，增加脂肪酶作用的机会，从而增加能值（相对于炒烂大豆）；挤压熟化不仅可以使蛋白质变性，还可以打断肽键，改变蛋白质结构，摩擦蛋白质分子，实际上促进新肽键和新结构的形成挤压熟化加工对饲料中抗营养因子

含量的影响

挤压熟化对棉籽与去皮大豆50:50混合料棉酚含量的影响(delValleetal.,1986)

注水量通过挤压机棉酚（mg/kg）有效赖氨酸(ml/kg)次数

（％）总量游离

00536354174.8139906784.7233464044.6330483794.7427833114.7330373235174.3134755384.2233133464.6332823324.6428012834.7