飼料加工工藝系列——飼料粉碎

　　第一節
　　概述
　　粉碎是用機械的方法克服固體物料內聚力而使之破碎的一種操作。飼料原料的粉碎是飼料加工過程中的最主要的工序之一。它是影響飼料質量、產量、電耗和加工成本的重要因素。粉碎機動力配備占飼料廠總功率配備的1/3左右。微粉碎能耗所占比例更大，因此如何合理選用先進的粉碎設備、設計最佳的工藝路線、正確使用粉碎設備，對于飼料生產企業至關重要。
　　一、粉碎的目的與要求
　　飼料粉碎對飼料的可消化性和動物的生產性能有明顯影響，對飼料的加工過程與產品質量也有重要影響。適宜的粉碎粒度可顯著提高飼料的轉化率，減少動物糞便排泄量，提高動物的生產性能，有利于飼料的混合、調質、制粒、膨化等。
　　(一) 粉碎目的
　　1、 增加飼料的表面積，有利于動物的消化和吸收。動物營養學試驗證明，減少顆粒尺寸，改善了干物質、蛋白質和能量的消化和吸收，降低了料肉比。
　　2、改善和提高物料的加工性能。通過粉碎可使物料的粒度基本一致，減少混合均勻后的物料分級。對于微量元素及一些小組分物料，只有粉碎到一定的程度，保證其有足夠的粒子數，才能滿足混合均勻度要求;又如對于制粒加工工藝，粉碎物料的粒度必須考慮粉碎粒度與顆粒飼料的相互作用，粉碎的粒度會影響顆粒的耐久性和水產飼料在水中的穩定性。
　　(二)
　　粉碎粒度要求
　　對于不同的飼養對象、不同的飼養階段，有不同的粒度要求，而這種要求差異較大。在飼料加工過程中，首先要滿足動物對粒度的基本要求，此外再考慮其它指標。
　　1、豬飼料的適宜粉碎粒度
　　1)仔豬飼料粉碎粒度：各項研究結果表明，仔豬飼料中谷物原料的粉碎粒度以300～500為最佳。其中，斷奶仔豬在斷奶后0～14天，以300為宜。斷奶后15天以后以500為宜。
　　2)育肥豬飼料的粉碎粒度：飼料試驗表明，谷物粒度減小會改善體增重和飼料轉化率，但小粒度時，出現豬胃腸損傷和角質化現象。試驗表明，生長育肥豬的適宜粉碎粒度在600～500。采用粒度小的飼料進行制粒后的飼喂育肥豬，糞內的干物質減少27%。
　　3)母豬飼料的粉碎粒度，適宜的粉碎粒度同樣可提高母豬的采食量和營養成分的消化率，減少母豬糞便的排出量，大量試驗表明母豬飼料的粉碎粒度以400～500最適宜。
　　2、雞飼料粉碎粒度要求
　　通過大量綜合研究結果，雞采食小粒度飼料的增重顯著高于采食大粒度。肉雞飼料中谷物的粉碎粒度在700～900為宜。產蛋雞對飼料的粉碎度反應不敏感，一般控制在1000為宜。
　　3、魚蝦飼料對粉碎粒度的要求
　　NRC(1993)的魚類營養需要標準中推薦魚配合飼料的粒度應小于等于0.5mm。一般魚用配合飼料的原料的粉碎要求全部通過40目篩(0.425mm篩孔)，60目篩(0.250mm篩孔)篩上物不大于20%。魚飼料的對數幾何平均粒徑應在200以下。我國水產標準(SC2002-94)對中國對蝦配合飼料粉碎粒度要求是全部通過40目篩(0.425mm篩孔)，60目篩(0.250mm篩孔)篩上物不大于20%，其粒徑在200以下。鰻魚、甲魚飼料要求粉碎的要求很細，一般仔鰻和稚鱉要求98%的過100目篩，平均粒徑小于100;成鰻和成鱉飼料，一般控制98%的過80目篩，粒徑控制在150以下。
　　二、粉碎粒度及其測定
　　(一)粒度
　　物料顆粒的大小稱之粒度，它是粉碎程度的代表性尺寸。對于球形顆粒來說，其粒度即為直徑。對于非球形顆粒，則有的以面積、體積或質量為基準的各種名義粒度表示法。在飼料行業一般采用粒度來表示物料的粒徑。
　　(二)粒度分布
　　粉碎后的固體顆粒不僅形狀不一致，其大小也不一致。一般采用在全部顆粒中粒度小于d的所有顆粒的粒數、表面積和體積，占全部顆粒的粒數、表面積和體積的百分率，分別稱為粒數、表面積與體積的累積分布函數，以符號A(d)表示之。如將累積分布函數對粒度d微分，即得頻率分布函數?(d)為：
　　頻率分布函數也有粒數?(N)、表面積?(s)和體積?(v)三種，分別表示粒度為d，粒度增量為1個單位范圍為顆粒數目、表面積和體積所占的百分率。
　　(三)粉碎比
　　物料粉碎前后的粒度比稱為粉碎比或粉碎度。它主要是指粉碎前后的粒度變化，同時近似反映出粉碎設備的作業情況。一般粉碎設備的粉碎比為3～30，但微粉碎和超微粉碎遠遠超過這個范圍，達到300～1000以上。對于一定性質的物料來說，粉碎比是確定粉碎作業程度、選擇設備類型和尺寸的主要根據之一。
　　對于大顆粒物料粉碎成細粉的粉碎操作，如要通過一次粉碎完成則粉碎比太大，設備的利用率低，故通常分成若干級，每級完成一定的粉碎比。這時可用總粉碎比來表示，它是物料經幾道粉碎后各道粉碎比的總和。在水產飼料，特別是甲魚、鰻魚飼料粉碎中常采用粗飼料和微粉碎兩道工藝組分來達到微粉碎的目的。
　　(四)飼料粉碎粒度的測定
　　確定散粒體的組成，有平面篩篩分法、顯微鏡法和沉降法等多種方法。在飼料行業，除對個別微小的組分因粒度極微，采用顯微鏡法外，通常采用篩分法。
　　1、配合飼料粉碎粒度測定法
　　據GB5917-86《配合飼料粉碎粒度測定法》，本法適用于標準編織篩測定配合飼料成品粉碎粒度。使用的儀器包括7層(含底篩一個)標準編織篩，由上至下依序是： 4、6、8、12、16目和底篩;統一型號的電動機、搖篩機和感量為0.01克的天平各一臺。測定時，從原始樣品中稱取試樣100克，放入規定篩層的標準編織篩內，開動電動機連續篩理10分鐘。篩完后，將各層篩上物分別稱重，計算。
　　該層篩上物留存重量
　　該層篩上物留存百分率(%)=
　　試樣重量
　　應注意過篩的損失不得超過1%。雙試驗允許誤差不超過1%，雙試驗兩次檢驗結果得平均數既為檢測結果，檢驗結果計算到小數點后第一位。
　　2、算術平均粒徑法
　　又稱四層篩法。用10、18、40目和底篩(盲篩)的標準編織篩組成的篩箱，取樣100g，用感量為0.01g的天平稱重。在振動機上振動篩理10min。按下式計算：
　　mm
　　式中：a0、a1、a2、a3—由底篩上數各層篩子的孔徑(mm)(當采用國際標準時，10、16、40目的篩孔尺寸分別為2.0、1.0和0.425mm);
　　a4—假想的10目篩上物能全部通過的孔徑(mm)，a4=4mm(5目篩);
　　p0、p1、p2、p3—由底篩向上數各篩子的篩上物重(g)
　　3、飼料粗細度的篩分測定表示方法
　　該法稱為對數正態概率紙表示法，也稱為十五層篩法。我國的國標《飼料粉碎試驗方法》(GB6971-86)粉碎產品粒度測定采用此法，它與美國農業工程協會制定的ASAES319標準《用篩分法測定和表示飼料粒度得方法》幾乎相同。
　　該法采用普通振動篩驅動，套篩是直徑8英寸(204min)的鋼絲標準篩。十五層篩的篩號依次為4、6、8、12、20、30、40、50、70、100、140、200、270和底篩。
　　篩分時，取試樣100g，放在最上層篩子的篩面上，后開動振篩機，先篩分10min，以后每隔5min檢查稱重一次，直到最小篩孔的篩上物重量穩定為止(前后稱重的變化為試樣重量得0.2%以下)，即認為篩理完成。
　　十五層篩法的概率統計理論基礎，是假設被測粉體的重量分布是對數正態分布，粒度大小以重量幾何平均直徑dgw表示，粒度分布狀況以質量幾何標準差Sgw表示。
　　式中：di—第i層篩幾何尺寸(μm)
　　di+1—比i層篩大一號的篩孔尺寸(μm)
　　i—第i層篩上物得幾何平均直徑(μm)，
　　(μm)
　　wi—第i層篩上物重(g)
　　通過270目篩的物料(底篩的篩上物)幾何平均直徑可按44μm計算。
　　因為是對數正態分布，以質量幾何平均直徑i為橫坐標、以累計質量的百分率∑Pi為縱坐標，可在對數概率坐標紙上得到一根直線,圖2-1是用孔徑為3.17mm篩板的錘片式粉碎機粉碎高粱得樣品，得到的粒度對數正態分布圖。
　　三、粉碎方法和粉碎理論
　　(一)粉碎方法
　　在飼料加工過程中，對于谷物和餅粕等飼料，常用擊碎、磨碎、壓碎與劈碎的方式將其粉碎
　　a. 擊碎粉碎——物料在瞬間受到外來的沖擊而粉碎，它對于粉碎脆性物料最為有利，因其適應性廣、生產率高，在飼料廠廣泛被應用。
　　b. 磨碎——物料與運動的表面之間受一定的壓力和剪切力作用，當剪應力達到物料的剪切強度極限時物料被破碎。
　　c. 壓碎——物料置于兩個粉碎面之間，施加壓力后粉料因壓應力達到其抗壓強度極限而被粉碎，所以粉碎效果較好。
　　d.e 鋸切碎——用一個平面和一個帶尖棱的工作表面擠壓物料時，物料沿壓力作用線的方向劈裂，當劈裂平面上的拉應力達到或超過物料拉伸強度極限時物料破碎。