前 言
二十五年前，我們中間很多打算進入飼料業的人都被告知制作顆粒料是一條
死路。這是由于當時籠罩著西方世界的能源危機。當時只是認為未來的能源價格
會過于昂貴因而制作顆粒料簡直是浪費。如今我們每年的顆粒料產量比以往任何
時候都高，顆粒料在飼料總產量中所占的比例也比以往任何時候都高。這在一定
程度上是由于能源的相對價格下降了，但主要還是因為畜禽飼養者認識到了飼喂
顆粒日糧對畜禽的性能有很多好處。隨著畜禽飼養業綜合經營程度的提高，飼養
業都必然地轉為使用顆粒料，他們認為顆粒料制作是一種有活力的加工方法，可
用以提高飼料的營養價值。但是，在許多情況下，顆粒料都制作得非常差，不過
這一加工方法仍然在普遍采用。
據文獻報道，最近許多研究都證明了，飼料的性能可隨顆粒料質量的改善而
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，顆粒料的質量是
非常重要的問題，飼料公司也愿意花費時間和資金來解決這一問題。然而，關于
影響顆粒料質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。影響顆粒料質量的最重要的因素是：飼料配方（40%）、研磨（20%）、調質
（20%）、壓模選用（15%）以及冷卻和干燥（5%）；寫在前述每一個因素后的百
分數代表了該因素在顆粒料總體質量中所起作用的相對大小。重要的是要看到，
配方加上研磨，可在粉料到達制粒機之前就已經決定了顆粒料質量的60%。因此，
許多顆粒料質量問題不可能通過改進調質方法和選用適當的壓模而得到解決。這
決不會阻止我們進行改進質量的努力，也決不會使顆粒料加工系統和操作人員不
因出廠顆粒料質量太差而受到責難。
本文的目的不是對每一個影響顆粒料質量的因素進行詳述，而只是集中討論
一個問題，那就是調質。雖然調質遠比壓模或壓輥表面的選用更為重要，但這一
過程常常受到忽視，業內多數人士對其的理解都很差，無論是設備供應商還是飼
料加工者都一樣。
近年來發生的大量變化影響著我們對于調質問題的感覺。比如，當前的許多
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品。許多副
產品，比如動物蛋白質粉、玉米面筋粉、面包房下腳，等等，甚至劣質全棉籽，
都已被用到了當前的日糧之中。調質對許多這類原料所起的作用，都沒有對谷物
粉和大豆粕的作用那么有效，因此我們常常見到機器負擔過重、生產率下降以及
/或者顆粒料質量太差。
此外，營養師經常在日糧中添加高水平（>1.5%）的油脂，但卻幾乎毫不了
解這會對顆粒料的質量產生什么樣的影響。許多飼料廠都被迫使顆粒料的生產量
增加到大大超過加工設施的額定設計能力，以滿足銷售量增長的需要以及動物飼
喂的要求（對大型綜合性企業而言）。在有些情況下，粉料中的油脂量常會超過
動物的營養需要量卻只不過是為了增大顆粒料生產系統的生產量。這種做法對顆
粒料質量的危害是顯而易見，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對顆粒料的質量產生負面影響，但我們生產
的顆粒料卻應該是能夠耐受任何惡劣條件而在到達動物面前時仍能保持原樣。要
對于調質過程具有良好的理解從而能按要求的生產率生產出質量最優的顆粒料，
我們還有很長的路要走。
“調質”的定義
調質，至少從我們的角度來看，包括對離開了攪拌機而到達制粒機壓模室之
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，調質，就包括了添
加水和/或蒸汽、膨化、壓榨、預制粒、“熟化”，等等。對前述的每一種措施，
都將在后文中加以討論，但我們應該知道，在調質期間所做的任何事情都應該是
為了對粉料進行準備使其適宜于接受最終的加工（制粒）。所采用的無論是哪一
種調質措施都必須以最優的方式執行，以便能以最合理的生產率生產出質量最優
的顆粒料而不顯著破壞日糧中已有的養分。從以上的討論中可以看出，這是一項
困難的任務。
盡管有了各種各樣調質方法，我們還應該認識到，這些方法中每一種都有其
優點，同時每一種也都有其應加以注意的缺點或負面影響。下文將對每一種調質
法進行討論，討論其優點和缺點，并就如何適當地對這些方法加以利用，以便生
產出質量最佳的顆粒料而提出我們的建議。
各種調質方法的介紹
常壓調質器
本文將制粒系統常用的典型調質器稱為“常壓調質器”（atmospheric
conditioner）。如其名稱所顯示的那樣，這類調質器是在大氣壓力下工作的，并
且通常就處在環境條件之下。一般來說，大氣調質器基本上是單缸的，其上安裝了
一個攪動軸。缸體尺寸隨設計的不同而異，總的來說，其直徑為15-30英寸，長度
為5-15英尺。攪動軸上通常有鉆孔，以便安裝若干可調節或可更換的槳葉。
調質器的功能是為蒸汽和原料粉料的密切接觸提供條件。前一篇文章已經討
論了有關蒸汽的質量以及如何管理好蒸汽系統的問題，此處不再對此作進一步的
討論。然而，對于蒸汽與原料粉料之間如何相互作用的問題有所理解，對于理解
和管理制粒系統的問題是極為重要的。
蒸汽調質：在制粒加工過程中應用蒸汽，主要是因為蒸汽具有通過冷凝而攜
帶和傳送熱量的獨特能力。如果僅僅為了添加水分，那么采用一根澆花用的水管
接上水龍頭就比應用蒸汽更為經濟；同樣，如果僅僅為了獲取熱量，那么采用直
接燃氣爐就比采用鍋爐更為價廉。然而，我們在調質過程中需要的大量的熱和水
分，目標是一個非常的精細的場所──原料粉料中每一個粒子的表面。因而，蒸
汽是唯一能擔此重任的實用方法。
使相對較涼的粉料粒子與蒸汽密切接觸，蒸汽中的熱量就會傳遞給粉料粒
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，
就會有1磅水凝結于粉料粒子的表面。這一現象就象潮濕空氣中的水蒸汽凝結于冰
冷的飲料罐上的現象。如果讀者能夠充分理解這一概念，那么他對大氣調質過程
的充分理解也就唾手可得了。這是調質過程中發生的最基本的過程。
原料粉料粒子表面一旦發生了液體冷凝，熱量和水分就都開始進入粒子內
部，因為粒子表面和內部之間存在溫度差和濕度差。理解了這一點，就可以理解
“陳化擴散原理”（age-old principle of diffusion），按照這一原理，物質
（這里就是熱量和水分）會從濃度高的區域移向濃度低的區域。蒸汽冷凝時釋放
出的熱量就為驅動這一移動提供了能量。
谷物、蛋白質餅粕和其它常用原料，通常都具有良好的絕熱特性（熱傳導系
數很低），所以熱量和水分在其中的移動都比較緩慢。這樣就發生了大氣調質最
佳化的問題，這主要牽涉到原料粉粒子的大小和原料的滯留時間這兩個問題。
原料粉的粒子大小：如果以上所述熱量和水分的移動都很緩慢的看法是確實
的，那么順理成章的就是，粒子愈小，則在一定時間以內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
入具有比較堅硬和干燥的核心的粒子內部，這樣的粒子就不會有足夠的彈性以形
成良好的顆粒料。
眾所周知，粉料粒子的總表面積會隨粒子大小的減小而增大。這一概念是極
為重要的，因為蒸汽就是冷凝在這一表面上的，并且由此可見，總表面積愈大，
則相對于每單位粉料重量的冷凝水量也就愈大。
顆粒料的質量常因原料磨得較細而得到提高，主要的原因就在于細磨粉的粒
子較小（熱量和水分向粒子內部移動得較快），而粒子的總表面積較大（蒸汽冷
凝的水較多）。若要使大氣調質達到最佳那么我們就應該盡量將原料磨細。
滯留時間：如前所述，我們所用的大多數原料都有著很高的絕熱值，因此熱
量和水分都要經過一定的時間才會穿入到每一個粒子的核心。所能利用的時間僅
限于一個粒子穿過調質室所用的時間，這一時間就被稱為“滯留時間”。
滯留時間的測定并不容易，也不容易測定得精確，因而，滯留時間實際上代
表的是所有粒子在調質室內的平均滯留時間。可以關上進料斗同時啟動秒表從而
粗略地測定滯留時間。制粒內的物料量開始減少時立即觀察秒表讀數。采用這種
方法，就可對物料在調質室內的滯留時間得到一定的印象。其它測定法包括，向
料斗頸注入染料，然后每2秒鐘一次由調質室內采集樣品。可以見到，隨著時間
的推移，樣品內的色澤深度先是加深，然后減弱。將見到最深顏色時的時間作為
平均滯留時間。采用鐵粒子追蹤劑也可得到類似的結果。
測定滯留時間的目的在于，若要獲得最佳的調質效果，滯留時間也必須最佳
才行，因而我們就必須知道從何處著手來解決這一問題。
這就提出了一個問題：最佳滯留時間實際上應該是多長呢？這個問題從未得
到過充分研究，但多數研究的結果都表明調質時間在30-90秒之間時顆粒料的質
量和產量都會得到改善。所以，如果進行適當的調整，就都會有確實的機會使顆
粒料的質量得到提高。你必須了解調整之前的狀況，以便確定作出的改變所起的
作用是有利的還是不利的。
增加滯留時間的幾種選擇：粉料通過調質室的速度受到兩個因素的影響：1）
槳葉的角度；2）攪動軸的轉速。可以通過對這兩者的調整而實現最佳滯留時間。
槳葉的角度：一般來說，OEM調質器的槳葉在制造廠內就已設置成了前傾
30-45度角。換句話說，隨著攪動軸的轉動，所有的槳葉就將粉料驅趕向出料口。
如果攪動軸的速度較快（大于每分鐘150轉），可將槳葉的角度減小到比較中間
的位置（5-15度）。換句話說，可以將槳葉的角度設置到幾乎與攪動軸垂直的位
置。這樣就可減弱每個槳葉的“泵出”作用從而延長滯留時間。
在慢速（每分鐘80-100轉）調質器，槳葉可設置為與攪動軸更為平行的位置
（與攪動軸成5-15度的夾角），這一角度可將粉料掀起來從而將其帶到調質缸內
四周。
設置槳葉的工作在最好的情況下也只是一個調試著進行的過程。要注意的
是，應使進料口處（即在調質缸體的前四分之一處）的槳葉保持在出廠時設置的
位置上。這樣可確保粉料被迅速向前驅趕入調質器從而形成一個空虛的區域以便
于蒸汽進入調質室。槳葉角度的調整應在調質器長度方向上中央約50%處進行。
我們的建議是，槳葉的設置應能使粉料在調質器內僅占據調質器總容量的70%。
調質器內粉料太滿就會阻塞進料斗從而發生機械損壞。此外，操作人員應該認識
到，延長粉料的滯留時間會增大調質器驅動馬達的負荷從而造成過載。在馬達負
載情況下測定其流出的電流，然后進行調整，就可解決這一問題。
攪動軸轉速：第二個可加以優化的因素就是攪動軸的轉速。在談論改變攪動
軸轉速之前，應該先說明兩種普遍采用的做法。有些工程師主張采用一種稱為“抖
床”（stirred bed）調質的做法而另一些工程師則采用“液床”（fluidized bed）
調質法。攪動軸高速轉動（液床法）會使粉料在通過調質室的過程中被掀起來，
目的是迫使粉料粒子進入調質室的頂部從而得以接觸該處的游離或過量的蒸汽，
這樣就會有較多的蒸汽冷凝在粉料粒子上，蒸汽也可因此而得到比較充分的利用。
攪動軸慢速轉動會讓粉料沉積在調質室底部而被“輕柔”地推過調質室。這
顯然會延長粉料的滯留時間，但會使調質室上部的蒸汽得以自由流動而得不到利
用。
許多設備供應商在10-15年前放棄了30年前常用的慢速法而采用了快速法，
而如今多數又都回頭采用了慢速法。調質器設計的要點是要使引進的蒸汽得以密
切地與較涼的粉料相接觸從而立即發生冷凝。這就需要在調質器外殼上有多個進
氣口或者有一個較長的縫隙供蒸汽進入。無論采用什么樣的進氣口，這些進氣口
都應保持通暢以便使蒸汽以較低的速度進入從而不會過快地穿過粉料。在調節攪
動軸的轉速方面沒有什么特別的法則可循，只是轉速不應過慢以便粉料能夠得到
較好的攪動并且通過調質室的速度不致過低。應避免使轉速低于每分鐘80轉以免
粉料攪動不良以及通過的速度過慢。
可通過更換傳動皮帶和皮帶輪或在驅動馬達上安裝變頻控制器（VF
controller）來改變攪動軸的轉速。由于幾乎不可能只試一次就得到所需的轉速，
所以在有可能時，采用變頻驅動是最佳的選擇。另有一種可能是，不同的飼料需
要不同的轉速，原料的季節性變化也可能要求不同的轉速。若廠內有不止一臺制
粒機，那么可僅在一臺上安裝變頻控制器，待測出最佳轉速后就可將其它機器上
攪動軸的轉速也固定在這一轉速。
無論在什么情況下都應該認識到，這兩個影響因素──槳葉的角度和攪動軸
的轉速──是相互關聯而非相互獨立。的進行精心的研究并保持詳細的生產記
錄，就可獲得最令人滿意的結果。
調質期間的加水：現已充分認識到，水是顆粒料形成過程中起粘合作用的一
種重要成分。如前所述，在典型的制粒過程中，唯一加入的水分是以蒸汽的形式
加入的。筆者感到，在美國，多數地區每年至少有6-8個月的時間在制粒過程中
水分量均顯不足。在玉米為主要谷物的地區，每年新玉米開始到來時其中總是存
在過量的水分。然而，隨著時間的推移，儲存的谷物逐漸到達市場，這時收到的
谷物就比較干燥。
根據飼料配方的不同，調質最佳的粉料中濕度約為16.0-17.5%，其中4-5%
來自調質過程。有時候，若不達到濕度上限水平就不能達到目標溫度。還有些時
候，谷物比較干燥，其溫度也比較高，這時若不超過目標溫度就不能使足量的蒸
汽進入粉料。在谷物收獲年度的晚些時候，在調質過程中增加1-2%的水分有利于
提高顆粒料的質量和生產率。關于加入多少水分，何時加入，以及如何加入的問
題，還沒有得到充分的研究；然而，我們應該考慮到，在谷物收獲年度的晚些時
候生產出的顆粒料其質量是否會較差。關于何時加入的問題，我們可有若干個選
擇，比如加入攪拌機，或是加入調質室。究竟何時加入為好，應在當地通過試驗
來確定。
其它類型的調質器
二通調質器或三通調質器：為了延長和控制滯留時間，有時候可以使用二通
調質器或三通調質器，尤其在生產水產動物飼料時更常采用此法。基本上，在制
粒機上方疊加2-3 個標準調質器就可達到目的。變速驅動、多重蒸汽注入口以及
蒸汽加熱套，都是可供選擇的各種設計。
二通或三通調質器相對于單一的大容量調質器來說，其獨特的優點是同樣可
保持“先進-先出”的順序。與比較新穎的調質法相比，這種方法還有成本比較
低廉的優點。制粒機上方要留有足夠的凈空以便于進行安裝。
蒸汽套調質器：對于外套的狀況、傳送機或者調質室都作出許多改進，產生
了不同程度的效果。采用這種調質法的基本概念是，使用蒸汽套就可在加熱時不
加入過多的水分。這當然是一種很好的想法，但在實踐中卻是很難做到的。失敗
的原因就在于熱量只通過調質器壁的表面傳給粉料，然而這一表面積與容量之比
通常是很低的，以至于沒有多少熱量可傳遞給粉料，在調質器容量較大時更是如
此。
壓力調質：這是制粒中的一種新概念，目前正在對其進行現場試驗。其基本
概念是，提高調質室內的工作壓力。調質室內的壓力提高了，就可獲得212華氏度
以上的調質溫度。這一概念的原理是熱平衡定律，簡單點說，就是高壓可迫使水
分和熱量比在大氣壓下更快和更徹底地進入產品。使粉料進入和離開高壓調質室
的難度是顯而易見的。離開的問題，可通過使壓模室和壓輥也成為高壓區的一部分
而加以解決。進口處則用裝有彈簧的壓力板蓋住以保持壓力，進料時則由飼料將其
頂開。
現場研究的初步結果是很有希望的。還有一些技術問題需要加以解決，但這
些問題都不很嚴重。
新穎的調質器
當前市場上正在銷售的一些比較新穎的調質器──壓實器（compactor）和
膨化器（expander）──引起了人們的濃厚的興趣。這兩種機器都使用機械能來
增加最終制粒之前進入粉料中的熱量。采用這種方法，就可不引入過多的水分，
從而就可既無高水分帶來的壓輥打滑以及顆粒料過于潮濕的問題，又可獲得高溫
帶來的好處，即提高淀粉的糊化率。以下的討論可望能幫助讀者理解每一種相關
調質器的基本概念以及各自的優缺點。
壓實器：這是產生于北美的一種比較新的調質概念，但已對歐洲的飼料加工
商產生了顯著的影響。壓實器的基本結構是一個標準調質室外加一個壓實室。壓
實器的調質部分比傳統的設計更為堅固耐用，因為轉動壓實室壓輥組件的動力需
由調質器軸傳遞而來。除此之外，其余部分均適用于前述對大氣調質器的討論。
這一新穎調質器的“奧秘”在于經調質的粉料在壓輥的壓力下被迫通過一個
狹窄的具有V形槽的環時發生的壓實和剪切。這一概念很難用詞語進行描述，但
最近一本貿易雜志（Feed Management， Dec. 1996）的一篇文章中有一幅圖，
很好地顯示了這一系統的各個部分。
壓實室中有一個轉動的壓輥組件，該組件安裝在調質器主軸上。緊挨壓輥組
件之前有一個很大的支承系統，從而可確保壓輥組件的準直和穩固。壓輥和V形
槽環之間縫隙的調節方法與任何制粒機中的傳統壓輥調節法相同。
壓輥周圍圍繞著兩個很大的環，一個環是固定的，另一個環則是可動的，并
且由三個液壓缸控制。兩環之間的嚙合面被機械加工成V形，V形的內側面的寬度
與壓輥表面的寬度大致相同，而向外側面的寬度則逐漸變窄到幾乎為零。
運轉過程中可通過控制兩個環之間的縫隙以增大或減小粉料在壓輥的壓迫
下通過縫隙時受到的壓力。通常這一縫隙的大小可調節范圍很廣，從零到1.25
英寸左右。縫隙大小的控制極為重要，必須用一個專門的控制器加以控制。用手
工將其調節至最佳狀況幾乎是不可能的。
壓實器具有優于標準調質的若干優點，這可能使人們對其感興趣。制粒機上
方僅需要極小的凈空，打開縫隙，這一系統就可以傳統的方式運行。這一系統對
電力的需要量較大，但比膨化機的耗電量略小。成本也較高，但仍比相當的膨化
機略低。
本文作者對于壓實器的經驗很有限，但本人已觀察到，加拿大的一家飼料廠
采用了壓實器后顆粒料的質量和產量都有顯著提高。環和壓輥的磨損是個問題，
但看來保養的成本是比較低的一個有趣的發現是，每一批飼料加工后的清洗極為
容易，最多也用不了10-15分鐘。
膨化器：現在已有許多來源的大量資料介紹了膨化技術在調質過程中的應
用。如壓實器那樣，并且事實上也如制粒機本身那樣，膨化器中的熱量是由機械
能轉化為磨擦而產生的。大部分磨擦來自粉料粒子相互之間的磨擦，但也有相當
大的部分來自粉料粒子與螺桿和缸體表面之間的磨擦。
膨化器，就其主要部分來說，是改良的擠壓機，主要的不同在于機上壓模的
間隙是可變。的精心控制施加于壓模錐體部分的壓力，就可控制能量的多少，因
而也就可控制擴散入粉料中的熱量。工作狀況可由非常輕柔到相當強烈，通常都
可顯著提高顆粒料的質量和產量。在多種因素（比如，調質溫度、水分的量、日
糧配方和飼料粒子的細度）的作用下，粉料中淀粉的糊化程度和蛋白質的可溶度
都可得到提高。最終，這些因素都可影響粉料粒子相互間的粘合，從而影響顆粒
料的質量。由于減小縫隙而造成流動受限，膨化器可產生每平方英寸500磅以上
的壓力以及120-130℃的溫度。在這些條件下的滯留時間為3-5秒，所以粉料物理
變化的發生是非常快的。
采用這種方法除了有許多優點（提高顆粒料的質量和產量，并且在多數情況
還可提高動物的性能）之外，也還有一些必須加以考慮的缺點，比如維生素效價
降低、飼料添加劑（藥物）活性喪失以及某些蛋白質的利用率降低。這些問題都
還沒有得到解決，現在正在對其進行積極的研究。
其它新技術
使人耳目一新的是，制粒加工技術50-60年來一直沒有什么變化，但如今新
思想和新概念正在開始形成強大的挑戰。前述制粒系統的壓力即為一例。美國的
一家主要的擠壓機設備制造公司引進了一個經高度改進的系統，該系統利用了擠
壓加工的多數長處，同時控制了或排除了其大多數短處，比如高投資、高保養成
本以及低生產能力。這一系統基本上是高度復雜的大氣調質器和一臺短滯留時間
的改進型擠壓機的結合。在運行過程中，調質器提供滯留和接觸時間以優化顆粒
料質量，而改進的擠壓機部分則提供必要的壓力以迫使粉料通過具有適當大小孔
洞的壓模從而使其形成顆粒料。
與相當的傳統制粒-膨化組合機型相比，這一概念具有一些非常獨特的優點，
顆粒料的質量仍有同樣程度的提高。“UP/C”（Wenger制造），如所周知，與無
膨化器典型制粒機具有相同的大小，所以其多數型號均無阻塞的問題。可以達到
很高水平（>70%）的淀粉糊化，因而可產生質量優良的顆粒料，并且還可能提高
顆粒料的耐久力。即使在粉料中加入高水平（>10%）的脂肪，所產顆粒料的質量
仍然是可接受的。也許，對商品飼料加工商最有吸引力的特點是其速度以及壓模
更換的簡易性。在多數情況下，若要改變顆粒料的大小，只要花10-15分鐘的時
間。所以，只要利用清理冷卻器的時間就可完成更換壓模的事。這實際上等于不
需要花時間就可改變顆粒料的大小。
這是一種嶄新的技術，盡管顯然還需要對其加以深入地思考和研究以便進一
步提高其實用性，但這是一個很好的例子，它說明了飼料業目前正變得愈來愈具
有動態的特點。
結語
毫無疑問，調質過程是任何飼料制粒系統中最重要的組成部分，尤其對于顆
粒料的質量來說則更顯其重要性。筆者堅信，這可能也是制粒機操作人員、大多
數飼料廠管理人員、以至于設備供應商們理解最差的部分。本文的目的是探討調
質過程中人們理解較差的一些問題，同時指出每一種調質方法各自的優點和缺
點。沒有任何一種調質方法能夠滿足所有各種應用目的和應用環境下的一切要
求。在多數情況下，并無必要更換整臺機器，只要采用一些方法來改進目前型號
的機器，就能以盡可能高的生產率生產出質量最優的顆粒料。然而，必須記住，
所有與顆粒料質量有關的因素都是相互關聯的，因而必須對這些因素加以綜合考
慮才能取得成功。 |
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發表于 2008-12-13 12:01:29
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