顆粒料制作和粉料調(diào)質(zhì)問(wèn)題的探討

　　摘要: 毫無(wú)疑問(wèn)，調(diào)質(zhì)過(guò)程是任何飼料制粒系統(tǒng)中最重要的組成部分，尤其對(duì)于顆粒料的質(zhì)量來(lái)說(shuō)則更顯其重要性。筆者堅(jiān)信，這可能也是制粒機(jī)操作人員、大多數(shù)飼料廠管理人員、以至于設(shè)備供應(yīng)商們理解最差的部分。

　　Keith C. Behnke教授 美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)谷物科學(xué)和谷物工業(yè)系 秦崇德 譯

　　前言

　　二十五年前，我們中間很多打算進(jìn)入飼料業(yè)的人都被告知制作顆粒料是一條死路。這是由于當(dāng)時(shí)籠罩著西方世界的能源危機(jī)。當(dāng)時(shí)只是認(rèn)為未來(lái)的能源價(jià)格會(huì)過(guò)于昂貴因而制作顆粒料簡(jiǎn)直是浪費(fèi)。如今我們每年的顆粒料產(chǎn)量比以往任何時(shí)候都高，顆粒料在飼料總產(chǎn)量中所占的比例也比以往任何時(shí)候都高。這在一定程度上是由于能源的相對(duì)價(jià)格下降了，但主要還是因?yàn)樾笄蒿曫B(yǎng)者認(rèn)識(shí)到了飼喂顆粒日糧對(duì)畜禽的性能有很多好處。隨著畜禽飼養(yǎng)業(yè)綜合經(jīng)營(yíng)程度的提高，飼養(yǎng)業(yè)都必然地轉(zhuǎn)為使用顆粒料，他們認(rèn)為顆粒料制作是一種有活力的加工方法，可用以提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。但是，在許多情況下，顆粒料都制作得非常差，不過(guò)這一加工方法仍然在普遍采用。

　　據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，最近許多研究都證明了，飼料的性能可隨顆粒料質(zhì)量的改善而得到提高。此外，我們中間很多與飼料加工商合作的人都感到，顆粒料的質(zhì)量是非常重要的問(wèn)題，飼料公司也愿意花費(fèi)時(shí)間和資金來(lái)解決這一問(wèn)題。然而，關(guān)于影響顆粒料質(zhì)量的各種因素有著什么樣的重要性，在人們中間卻存在著大量的誤解。影響顆粒料質(zhì)量的最重要的因素是:飼料配方(40%)、研磨(20%)、調(diào)質(zhì)(20%)、壓模選用(15%)以及冷卻和干燥(5%);寫(xiě)在前述每一個(gè)因素后的百分?jǐn)?shù)代表了該因素在顆粒料總體質(zhì)量中所起作用的相對(duì)大小。重要的是要看到，配方加上研磨，可在粉料到達(dá)制粒機(jī)之前就已經(jīng)決定了顆粒料質(zhì)量的60%。因此,許多顆粒料質(zhì)量問(wèn)題不可能通過(guò)改進(jìn)調(diào)質(zhì)方法和選用適當(dāng)?shù)膲耗６玫浇鉀Q。這決不會(huì)阻止我們進(jìn)行改進(jìn)質(zhì)量的努力，也決不會(huì)使顆粒料加工系統(tǒng)和操作人員不因出廠顆粒料質(zhì)量太差而受到責(zé)難。

　　本文的目的不是對(duì)每一個(gè)影響顆粒料質(zhì)量的因素進(jìn)行詳述，而只是集中討論一個(gè)問(wèn)題，那就是調(diào)質(zhì)。雖然調(diào)質(zhì)遠(yuǎn)比壓模或壓輥表面的選用更為重要，但這一過(guò)程常常受到忽視，業(yè)內(nèi)多數(shù)人士對(duì)其的理解都很差，無(wú)論是設(shè)備供應(yīng)商還是飼料加工者都一樣。

　　近年來(lái)發(fā)生的大量變化影響著我們對(duì)于調(diào)質(zhì)問(wèn)題的感覺(jué)。比如，當(dāng)前的許多日糧與前幾年相比,其中谷物的用量都比較少,而是用了較多的副產(chǎn)品。許多副產(chǎn)品，比如動(dòng)物蛋白質(zhì)粉、玉米面筋粉、面包房下腳，等等，甚至劣質(zhì)全棉籽，都已被用到了當(dāng)前的日糧之中。調(diào)質(zhì)對(duì)許多這類(lèi)原料所起的作用，都沒(méi)有對(duì)谷物粉和大豆粕的作用那么有效,因此我們常常見(jiàn)到機(jī)器負(fù)擔(dān)過(guò)重、生產(chǎn)率下降以及/或者顆粒料質(zhì)量太差。

　　此外，營(yíng)養(yǎng)師經(jīng)常在日糧中添加高水平(>1.5%)的油脂,但卻幾乎毫不了解這會(huì)對(duì)顆粒料的質(zhì)量產(chǎn)生什么樣的影響。許多飼料廠都被迫使顆粒料的生產(chǎn)量增加到大大超過(guò)加工設(shè)施的額定設(shè)計(jì)能力,以滿(mǎn)足銷(xiāo)售量增長(zhǎng)的需要以及動(dòng)物飼喂的要求(對(duì)大型綜合性企業(yè)而言)。在有些情況下,粉料中的油脂量常會(huì)超過(guò)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需要量卻只不過(guò)是為了增大顆粒料生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)量。這種做法對(duì)顆粒料質(zhì)量的危害是顯而易見(jiàn)的，但卻不得不就用這樣的顆粒料去喂豬和喂雞。

　　重要的是，我們的許多投入都會(huì)對(duì)顆粒料的質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，但我們生產(chǎn)的顆粒料卻應(yīng)該是能夠耐受任何惡劣條件而在到達(dá)動(dòng)物面前時(shí)仍能保持原樣。要對(duì)于調(diào)質(zhì)過(guò)程具有良好的理解從而能按要求的生產(chǎn)率生產(chǎn)出質(zhì)量最優(yōu)的顆粒料，我們還有很長(zhǎng)的路要走。

　　“調(diào)質(zhì)”的定義

　　調(diào)質(zhì)，至少?gòu)奈覀兊慕嵌葋?lái)看，包括對(duì)離開(kāi)了攪拌機(jī)而到達(dá)制粒機(jī)壓模室之前的粉料所施加任何加工措施或所施用任何添加成分。因此，調(diào)質(zhì)，就包括了添加水和/或蒸汽、膨化、壓榨、預(yù)制粒、“熟化”，等等。對(duì)前述的每一種措施,都將在后文中加以討論,但我們應(yīng)該知道,在調(diào)質(zhì)期間所做的任何事情都應(yīng)該是為了對(duì)粉料進(jìn)行準(zhǔn)備使其適宜于接受最終的加工(制粒)。所采用的無(wú)論是哪一種調(diào)質(zhì)措施都必須以最優(yōu)的方式執(zhí)行，以便能以最合理的生產(chǎn)率生產(chǎn)出質(zhì)量最優(yōu)的顆粒料而不顯著破壞日糧中已有的養(yǎng)分。從以上的討論中可以看出，這是一項(xiàng)困難的任務(wù)。

　　盡管有了各種各樣調(diào)質(zhì)方法，我們還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這些方法中每一種都有其優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)每一種也都有其應(yīng)加以注意的缺點(diǎn)或負(fù)面影響。下文將對(duì)每一種調(diào)質(zhì)法進(jìn)行討論，討論其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并就如何適當(dāng)?shù)貙?duì)這些方法加以利用，以便生產(chǎn)出質(zhì)量最佳的顆粒料而提出我們的建議。

　　摘要: 毫無(wú)疑問(wèn)，調(diào)質(zhì)過(guò)程是任何飼料制粒系統(tǒng)中最重要的組成部分，尤其對(duì)于顆粒料的質(zhì)量來(lái)說(shuō)則更顯其重要性。筆者堅(jiān)信，這可能也是制粒機(jī)操作人員、大多數(shù)飼料廠管理人員、以至于設(shè)備供應(yīng)商們理解最差的部分。

　　各種調(diào)質(zhì)方法的介紹

　　本文將制粒系統(tǒng)常用的典型調(diào)質(zhì)器稱(chēng)為“大氣調(diào)質(zhì)器”(atmospheric conditioner)。如其名稱(chēng)所顯示的那樣，這類(lèi)調(diào)質(zhì)器是在大氣壓力下工作的,并且通常就處在環(huán)境條件之下。一般來(lái)說(shuō)，大氣調(diào)質(zhì)器基本上是單缸的, 其上安裝了一個(gè)攪動(dòng)軸。缸體尺寸隨設(shè)計(jì)的不同而異,總的來(lái)說(shuō)，其直徑為15-30英寸，長(zhǎng)度為5-15英尺。攪動(dòng)軸上通常有鉆孔,以便安裝若干可調(diào)節(jié)或可更換的槳葉。

　　調(diào)質(zhì)器的功能是為蒸汽和原料粉料的密切接觸提供條件。前一篇文章已經(jīng)討論了有關(guān)蒸汽的質(zhì)量以及如何管理好蒸汽系統(tǒng)的問(wèn)題,此處不再對(duì)此作進(jìn)一步的討論。然而，對(duì)于蒸汽與原料粉料之間如何相互作用的問(wèn)題有所理解，對(duì)于理解和管理制粒系統(tǒng)的問(wèn)題是極為重要的。

　　蒸汽調(diào)質(zhì)：在制粒加工過(guò)程中應(yīng)用蒸汽，主要是因?yàn)檎羝哂型ㄟ^(guò)冷凝而攜帶和傳送熱量的獨(dú)特能力。如果僅僅為了添加水分，那么采用一根澆花用的水管接上水龍頭就比應(yīng)用蒸汽更為經(jīng)濟(jì);同樣，如果僅僅為了獲取熱量，那么采用直接燃?xì)鉅t就比采用鍋爐更為價(jià)廉。然而，我們?cè)谡{(diào)質(zhì)過(guò)程中需要的大量的熱和水分，目標(biāo)是一個(gè)非常的精細(xì)的場(chǎng)所──原料粉料中每一個(gè)粒子的表面。因而，蒸汽是唯一能擔(dān)此重任的實(shí)用方法。

　　使相對(duì)較涼的粉料粒子與蒸汽密切接觸，蒸汽中的熱量就會(huì)傳遞給粉料粒子，使這些粒子的溫度升高。蒸汽每傳遞970英熱單位(BTU)的熱量給粉料粒子，就會(huì)有1磅水凝結(jié)于粉料粒子的表面。這一現(xiàn)象就象潮濕空氣中的水蒸汽凝結(jié)于冰冷的飲料罐上的現(xiàn)象。如果讀者能夠充分理解這一概念，那么他對(duì)大氣調(diào)質(zhì)過(guò)程的充分理解也就唾手可得了。這是調(diào)質(zhì)過(guò)程中發(fā)生的最基本的過(guò)程。

　　原料粉料粒子表面一旦發(fā)生了液體冷凝，熱量和水分就都開(kāi)始進(jìn)入粒子內(nèi)部，因?yàn)榱Ｗ颖砻婧蛢?nèi)部之間存在溫度差和濕度差。理解了這一點(diǎn)，就可以理解“陳化擴(kuò)散原理”(age-old principle of diffusion)，按照這一原理,物質(zhì)(這里就是熱量和水分)會(huì)從濃度高的區(qū)域移向濃度低的區(qū)域。 蒸汽冷凝時(shí)釋放出的熱量就為驅(qū)動(dòng)這一移動(dòng)提供了能量。

　　谷物、蛋白質(zhì)餅粕和其它常用原料,通常都具有良好的絕熱特性(熱傳導(dǎo)系數(shù)很低), 所以熱量和水分在其中的移動(dòng)都比較緩慢。這樣就發(fā)生了大氣調(diào)質(zhì)最佳化的問(wèn)題，這主要牽涉到原料粉粒子的大小和原料的滯留時(shí)間這兩個(gè)問(wèn)題。

　　原料粉的粒子大小：如果以上所述熱量和水分的移動(dòng)都很緩慢的看法是確實(shí)的，那么順理成章的就是，粒子愈小，則在一定時(shí)間以?xún)?nèi)熱量和水分就能愈徹底地穿入到粒子的核心部位。相反，粒子若比較大，那么熱量和水分就不能充分穿入具有比較堅(jiān)硬和干燥的核心的粒子內(nèi)部，這樣的粒子就不會(huì)有足夠的彈性以形成良好的顆粒料。

　　眾所周知，粉料粒子的總表面積會(huì)隨粒子大小的減小而增大。這一概念是極為重要的，因?yàn)檎羝褪抢淠谶@一表面上的，并且由此可見(jiàn)，總表面積愈大，則相對(duì)于每單位粉料重量的冷凝水量也就愈大。

　　顆粒料的質(zhì)量常因原料磨得較細(xì)而得到提高，主要的原因就在于細(xì)磨粉的粒子較小(熱量和水分向粒子內(nèi)部移動(dòng)得較快)，而粒子的總表面積較大( 蒸汽冷凝的水較多)。若要使大氣調(diào)質(zhì)達(dá)到最佳，那么我們就應(yīng)該盡量將原料磨細(xì)。

　　滯留時(shí)間：如前所述，我們所用的大多數(shù)原料都有著很高的絕熱值，因此熱量和水分都要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間才會(huì)穿入到每一個(gè)粒子的核心。所能利用的時(shí)間僅限于一個(gè)粒子穿過(guò)調(diào)質(zhì)室所用的時(shí)間，這一時(shí)間就被稱(chēng)為“滯留時(shí)間”。

　　滯留時(shí)間的測(cè)定并不容易，也不容易測(cè)定得精確，因而，滯留時(shí)間實(shí)際上代表的是所有粒子在調(diào)質(zhì)室內(nèi)的平均滯留時(shí)間。可以關(guān)上進(jìn)料斗同時(shí)啟動(dòng)秒表從而粗略地測(cè)定滯留時(shí)間。制粒內(nèi)的物料量開(kāi)始減少時(shí)立即觀察秒表讀數(shù)。采用這種方法，就可對(duì)物料在調(diào)質(zhì)室內(nèi)的滯留時(shí)間得到一定的印象。其它測(cè)定法包括，向料斗頸注入染料,然后每2秒鐘一次由調(diào)質(zhì)室內(nèi)采集樣品。可以見(jiàn)到，隨著時(shí)間的推移，樣品內(nèi)的色澤深度先是加深，然后減弱。將見(jiàn)到最深顏色時(shí)的時(shí)間作為平均滯留時(shí)間。采用鐵粒子追蹤劑也可得到類(lèi)似的結(jié)果。

　　測(cè)定滯留時(shí)間的目的在于，若要獲得最佳的調(diào)質(zhì)效果，滯留時(shí)間也必須最佳才行，因而我們就必須知道從何處著手來(lái)解決這一問(wèn)題。