第七章颗粒饲料的制作工艺

第七章颗粒饲料的制作工艺第一节概述第二节颗粒饲料成形原理第三节颗粒饲料制造工艺第四节颗粒饲料质量控制第五节影响制粒的因素第六节制粒设备第一节概述颗粒饲料是配合饲料产品中的一种类型。最早出现在欧洲，二次大战后以被广泛使用。在美国，目前颗粒饲料占配合饲料总量的60％以上。在我国，在肉鸡，猪料，鱼虾料中有部分使用，并取得的了良好的经济效益和社会效益。颗粒饲料外形一颗粒饲料的优点与粉状饲料相比，颗粒饲料具有以下优点：（一）便于贮藏、包装和运输虽然采用制料工艺后，提高了生产费用，设备复杂，但是饲料成型后，饲料的体积缩小。颗粒饲料的散落性好，吸湿性小，贮藏稳定性高，避免了饲料的自动分级现象；在包装过程中降低了粉尘及微量成分的损失。（二）防止畜禽挑食，减少饲料的浪费由于颗粒饲料大小均匀，营养全面，从而保证了日粮组分的一体性和全价性，避免了畜禽按其适口性挑选饲料，减少向空中，水中到处飞散粉尘而造成的损失。（三）提高畜禽适口性，增加采食量由于颗粒饲料密度增加，体积减小，适口性提高，从而使动物的采食量也相应增加。（四）便于动物消化吸收，提高饲料利用率通过制粒，改善了饲料中某些营养成分的理化性质，提高了饲料的利用率。（五）杀菌消毒，破坏营养抑制因子通过制粒，饲料中某些有毒物质或抑制因子因热作用而被破坏。二颗粒饲料的经济效益颗粒饲料的加工是在粉料基础上又增加的一道工序。因此，饲料的加工费用明显提高。中国农业大学熊易强教授提出了一套简单的估算公式。如果只考虑颗粒饲料在提高饲料转化效率上的直接效益，而将其在贮藏，包装，运输等方面的有利因素作为决定采用制粒工艺的安全因子，那么，只要制粒工艺所增加的成本不超过因颗粒饲料所提高的饲养效果而增加的畜产品产值，颗粒饲料是具有经济效益的，可以推广使用。估算公式如下：单位畜产品价格×（粒料转化率－粉料转化率）单位粒料增加的成本第二节颗粒饲料成形原理一、制粒的定义与分类制粒不仅用于饲料工业，也广泛用于食品，医药，塑料，橡胶，肥料，农药化工等多种行业。（一）制粒的定义广义地讲有两种。一是粒度增大，通过凝聚，附着，涂层等使粉体结合而增大；二是粒度减小，即通过分散，喷射，破碎材料的组分而制粒。（二）制粒的分类由于制粒时所要达到的目的不同，其制作方法也不同。根据加压装置的有无，制粒可分为自足制粒和强制制粒。（三）制粒方法1、挤压制粒：利用螺旋、活塞或滚轧等挤出装置，使物料从模孔挤出而制粒。2、破碎制粒：将粉体凝聚物用螺旋刀片切断或用破碎机进行破碎而制粒。3、凝集制粒：使物料滚动或呈流动层状态，利用投入的胶结剂或者靠其自身的凝聚力，逐渐凝聚成粒。4、压缩制粒：利用冲孔机或模型将干粉物料压缩成型而制粒。5、喷射制粒：向空气、油或水中喷射分散消溶物质并使之冷却固化而制粒。饲料工业中多用挤压制粒和和破碎制粒。二、颗粒饲料的成形原理压粒是一个挤压式的热塑过程，粉料是一种流动性不连续的粉粒松散体，在挤压力作用下粉料相互移近并重新排列，空隙间气体不断排出，使粉料间的间隙不断减少，粉粒越密集，其联结力越大，最后压制成具有一定密度、一定强度的颗粒饲料。（一）颗粒成形的结合力：关于维持颗粒成形的结合力极为复杂，至今尚不完全清楚，解释不清的地方还很多。目前一般分为三种，即一次结合力（烧结），二次结合力（压缩）和三次结合力（胶结料）。颗粒本身就是靠这三种结合力而维持，一次结合力和二次结合力是物料中固有的，但可以通过物体间距离靠近而加强。而三次结合力是在制粒中施加给物料的。饲料的制粒，通常是添加少量的水分，通过强压挤出而制粒。（二）颗粒饲料的成形原理以环模制粒机为例，在颗粒饲料成粒过程中，物粒在颗粒机内的存在状态可分为三个区域，即供料区，压紧区和挤压区。1、供料区：在供料区内，物料基本上不受外力作用，物料仍处于原粉料的固结状态，物料密度为0.4－0.7g/cm3。2、压紧区：在此区域内，物料开始接受模具的挤压作用，粉粒间产生相对运动，粉粒逐渐接近，空隙逐渐变小，物料密度达到0.9－1.0g/cm3。3、挤压区：随着模具的转动，物料进入挤压区，进入该区后，挤压力急剧加大，粉粒进一步排紧，接触面进一步增大，产生较好的连接。当挤压力继续增加，超过模孔对物料的摩擦力时，物料即被压入模孔。此时物料密度为1.2－1.4g/cm3。由于在挤压区和压紧区内物料开始变形，故二者又总称为变形区。4、压辊变形区的角度参数：物料进入变形区后，开始被吸入，但随着物料的不断推进，挤压力不断的增加，这种变化过程可以用以下几个角度参数来表示：（1）物料对压辊的包角α：是指在变形区内，压辊表面各点与压辊圆心的连线和压模与压辊圆心角间的连线构成的夹角。压辊表面上的各点不同，其包角也是不同的。随着物料的不断推进，包角逐渐减小，物料的密度逐渐增大。（2）压辊对物料的攫取角β：是指在变形区内，环模圆心与压辊开始咬入物料时的起点连线并延长过环模的直线和压模与压辊圆心连线形成的夹角。（3）颗粒挤出角γ：是指在挤压区内，环模上的弧所对应的角。（4）α、β、γ三个角对颗粒饲料生产性能的影响。三个角越大，颗粒饲料的生产性能越高，其角均随着压辊和压模直径比值的增加而增大。（三）压制粒过程受力分析：粉状物料在制粒过程中承受的挤压力来自压模和压辊的转动，随着压模的转动，压辊及卸料器的作用力，使物料从供料区进入压紧区，从压紧区进入挤压区，间隙逐渐减小，迫使物料从模孔中通过。第三节颗粒饲料制造工艺在颗粒饲料的制作工艺中，需要的设备较多，其工艺也较为复杂，主要分为制粒工艺，冷却工艺，破碎工艺，筛分工艺等。一、制粒工段的工艺流程制粒工艺流程归纳起来有三种形式：（一）直流式工艺流程此流程颗粒不需提升。但楼房高度增加，至少有五层高。这种工艺制粒比较简单，适于单一原料制粒。（二）提升机输送工艺流程此流程颗粒需要用提升机提升，仅仅冷却采用吸风装置。这是饲料厂常用的一种工艺流程。此流程的特点是厂房无需太高，设备简单，制粒效果好，产量高。（三）气力输送工艺流程此流程采用高压风机进行气力输送。在输送过程中物料经制粒机压出来后进入冷却器冷却。冷却好的物料进入破碎机破碎，此时高压风机开启，破碎后的物料全部被高压风机吸入离心卸料器，通过离心卸料器进入分级筛。合格的颗粒料被称重打包，不合格的颗粒料再进入制粒机重新制粒。二制粒工艺制粒工艺是制粒过程的关键，它直接影响到颗粒饲料的质量和产量。（一）调质工艺调质是制粒过程中最重要的环节。调质的目的即将配合好的干粉料调质成为具有一定水分，一定温度，利于制粒的粉状饲料。目前我国都是通过加入蒸气来完成调质过程。包括蒸气供给调节系统和调质系统。蒸气的供给量可按产量的5％来确定。从锅炉出来的蒸气通过蒸气管路进入调质器。蒸气压力的大小由蒸气管路来调节。输入调节器的蒸气必须是饱和蒸气，避免使用湿蒸气。（二）环模制粒机制粒工艺制粒机工作时，粉料先进入喂料器，喂料器内设有控制装置，控制着进入调质器的粉料量和均匀性，其供料量随着制粒机的负荷进行调节。若负荷较小，就加大喂料器转速；若负荷较大，就减少喂料器的转速。（三）平模制粒机制粒工艺制粒机工作时，物料由进料斗进入喂料螺旋。喂料螺旋由无级变速器控制其转速来调节喂料量，保证主电机的工作电流在额定负荷下工作。物料经喂料螺旋进入搅拌器，在此加入适当比例的蒸气充分混合。混合后的物料进入制粒系统，位于压粒系统上部的旋转分料器均匀的把物料撒布于压模表面，然后由旋转的压辊将物料压入模孔从底部压出。经模孔出来的棒状饲料由旋转切刀切成要求的长度，最后通过出料园盘以切线方向排出机外。三、冷却工艺在制粒过程中由于通入高温，高湿的蒸气，同时物料被挤压产生大量的热，使得颗粒饲料刚从制粒机中出来时，含水量达16％－18％时，温度高达75－85度。必须使其水分降至14％以下，温度降低到比空气温度高8度以下，这就需要冷却。（一）冷却工艺的分类冷却工艺按照空气介质与颗粒料流动方向可分为逆流冷却和顺流冷却两种工艺。1、逆流冷却工艺：冷却介质的流动方向和颗粒料流动方向相反的一种冷却工艺。这种冷却工艺制得得颗粒饲料表面光滑，很少有龟裂现象，粉化率低，耐水时间长。2、顺流冷却工艺：冷却介质的流动方向和颗粒料流动方向相同的一种冷却工艺。这种方法产品表面表现干燥不完全，表面发生龟裂，不光滑，粉化率高，耐水时间短。因此在实际工作中宜选择逆流冷却工艺。（二）立式冷却器的冷却工艺颗粒饲料进入立式冷却器顶部料斗后，经过分料装置，颗粒饲料被均匀地分配到两个冷却室。当冷却室内装满颗粒饲料后，料位器动作，使出料斗开始工作，进行排料，这时冷却器外表的百叶窗打开，在吸风机负压作用下冷却空气进入冷却室与饲料进行湿热交换，然后通过中部集流孔排出机外。（三）卧式冷却器的冷却工艺颗粒饲料进入卧式冷却器顶部料斗后，颗粒饲料被均匀地撒落在移动的输送机筛板上，与此同时，空气从冷却器底部进入冷却室，垂直向上穿过输送机筛板，最后被抽走，排出机外。四、破碎工艺在颗粒饲料的生产过程中，为了节省能耗，增加产量，提高质量，往往是将物料先制成一定大小的颗粒，然后再根据畜禽饲用时的粒度用破碎机破碎成合格的产品。五、筛分工艺颗粒饲料经破碎工艺处理后，会产生一部分不符合要求的物料，因此破碎后的颗粒饲料要筛分成颗粒整齐的产品。物料进入分级筛，符合要求的产品进入料仓称重打包，不符合要求的产品重新返回制料机制粒。第四节颗粒饲料质量控制一制粒对饲料质量的影响制粒是应用了强烈的水热处理及机械力的综合作用，使粉状饲料成形而制粒。在这一过程中，饲料中的某些成分将发生一系列的物理化学反应。其中有些是有害的。（一）制粒对饲料质量的有利影响1、淀粉：从调质一开始，淀粉的物理性质就发生变化。吸水而溶解，并逐渐失去原有的晶状结构。但不同来源的淀粉开始的溶胀温度不同。淀粉在通过调质和高温快速挤出作用下，达到一定糊化度，这是制粒工艺提高饲料营养价值的关键。此时，蛋白质等营养成分将按物理吸附形式结合在这种机质中，而这样的结合能随着糊化作用的加剧而增加。除了产生糊化作用外，还进行水解等化学反应，从而为饲喂动物酶促消化作用提供了更合适的条件。2、蛋白质：经调质和高温挤出处理的物料，呈现蛋白质水溶性降低趋势。这种物性变化趋势，是糊化淀粉形成围包结构基质的性能反应。挤出蛋白质产生三级结构变性，减少蛋白质在动物消化道内水解时间，从而提高营养效价。3、脂肪：真菌性脂肪酶使物料中脂肪分解变质，从而影响物料的适口性和营养价值。但是物料在调质和挤压作用下，这种脂肪酶失活，从而达到保护脂肪的目的。4、抗营养因子：物料的营养价值除了与他们的营养成分有关外，还取决于所含营养成分可消化吸收利用的程度。抗营养因子对饲料营养价值及饲养动物的生物免疫有不利影响。至今尚未研究出消除他们的可行的方法。但是，多年的经验告诉我们，制粒饲料可以去除抗营养因子的活性。5、细菌:许多细菌都是热敏性的，近些年来，为了生产出高标准的饲料，以出现提高制粒温度的趋势。（二）制粒的不利影响1、维生素：大多数维生素具有不饱和碳原子，羟基等对化学反应很敏感的化学结构，所有在高温高湿高压下，各种维生素稳定性有不同程度的减小。2、酶制剂：酶是一种特殊蛋白质。一般来说很多的酶制剂都是热敏性的他们的分子构象不稳定。在制粒过程中，很容易受到破坏。3、氨基酸：制粒工艺对胱氨酸，赖氨酸，精氨酸等氨基酸有一定程度的不利影响。但影响并不严重。二颗粒饲料的质量控制为保证颗粒饲料的产品质量，在颗粒饲料生产过程中，通常要通过以下几种途径来控制。（一）直观检查：直观检查即通过颗粒的形状，色泽，有无裂纹等表观现象来判断粒料的质量。1、颗粒裂纹：在制粒过程中，由于各种原因，导致颗粒表面出现很多裂纹，裂纹越多，表明饲料的稳定性和硬度越差，颗粒质量越坏。粒料中常见的裂纹可分为以下四种：一端裂纹、水平裂纹、纵向裂纹和放射状裂纹。2、异常颗粒：（1）畸形颗粒：由于物料中含有大颗粒原料，调质时大颗粒原料不易被调质的，且很难被压入模孔，其表面粉末也不易粘连而形成颗粒表面不平。（2）毛刺颗粒：调质时，若蒸汽添加