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饲料加工工艺与设备研究进展
摘 要
应用合适的饲料加工工艺和设备可以保证饲料产品质量，动物营养研究与养
殖技术的进步促进了加工工艺和设备的发展。随着动物营养研究不断深入﹑人们对饲料产品的不断认识以及饲料厂竞争的加剧，饲料加工工艺不断发生变化，饲料加工中的新概念、新工艺、新设备不断地出现。本文主要。概述了饲料原料接收、粉碎、配料、混合、成型技术以及预混料生产和安全饲料生产技术，并介绍了目前饲料加工工艺与设备的研究发展状况。
关键词：饲料，加工工艺，设备，进展
1 前言
近30年来，我国饲料工业从无到有, 其发展态势极其迅猛，2006 年全国饲料总产量超1亿吨，连16年稳居世界第二，饲料工业也成为我国重要的支柱产业。为了便于国内饲料生产企业能够及时了解当今世界的先进技术和发展动态，借鉴国外先进的技术和管理经验，依照企业自身实力，开发应用新工艺、新设备和新技术，充分发挥企业的发展潜力，促进饲料工业技术与国际接轨。从而优化的饲料配方和先进的加工技术可降低生产成本，满足动物生长的需要，提高企业的生产效益[1]。推动饲料加工技术进步的因素是多方面的，随着动物生产性能的提高和营养研究的进步，饲料配方的品种不断增多，添加的量越来越少，有些添加的成分有其特殊的要求，这就需要相应的加工技术。畜牧业的发展带来环境的污染压力已引起关注，应用合适的加工技术，可以提高饲料利用率，减少环境污染[2]。
2 加工工艺与设备
在进行工艺设计时， 要求工艺先进、合理、完善，工艺布局灵活，适应性强；选用设备先进、高效、优质。目前我国饲料厂基本工艺采用先粉后配工艺，主要由原料接收清理、粉碎、配料、混合、制粒、成品包装系统组成。
2.1原料接收、清理及料仓技术
原料接收是保证饲料产品质量的第一道工序，接收设备与工艺的设置要保证原料产品的安全贮存，接收过程中要合理组合原料的清理设备。对于接收后各批次原
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料品质差异较大的，要采用分级技术来保证加工产品的质量。这一技术的应用需要有高度灵活性的原料储存仓库，严格的管理、快速有效的分析技术作保证。
由于饲料原料来源的复杂性以及对饲料加工设备的保护，目前清理过程主要去除磁性杂质和大型杂质。但球形磁性杂质和特殊材料杂质去除值得重视。在清理加工中还需要进一步解决初清筛的噪声﹑细小杂质对设备部件的磨损和产品质量的稳定性影响。
料仓研究主要防止仓内物料结拱，保证合适的料仓储量。“整体流动”是一种特殊的设计观念，其优势在于料仓一打开，仓中整体物料就向下移动，从而可避免出现物料挤压﹑结块和自动分级现象。料仓设计通常要综合考虑料仓的可利用空间，所需的储存量和料仓与加工工序间的关系，以保证料仓下料更均匀。
2.2 粉粹加工
粉碎工序是饲料厂的主要工序之一。粉碎质量直接影响到饲料生产的质量﹑产量和电耗等综合成本，同时也影响到饲料的内在品质和饲养效果。的研究领域，主要研究粉碎粒度﹑均匀性﹑电耗以及与粉碎相关的领域。
粉碎设备主要有卧式锤片粉碎机﹑辊式粉碎机和立式锤片粉碎机3种。其中辊式粉碎机粉碎粒度比较均匀，能控制粒度的分布范围；综合各项指标，立式锤片粉碎机是优先发展的机型[3] 。饲料生产中不同的料型﹑不同的饲喂对象具有不同的要求，因此根据需要在工艺中组合使用已成为发展的趋势。
粉碎工艺按粉碎的次数划分有一次粉碎﹑二次粉碎和单一循环粉碎。先配料后粉碎工艺有利于控制饲料产品粒度的均匀性，有利于某些油性物料和粘性物料等的粉碎，适合于加工原料品种粉碎较多的畜禽饲料﹑水产饲料和宠物饲料[1]；先粉碎后配料工艺可根据物料的特性配备相应的粉碎机，针对性强，但不利于粉碎多品种物料；对较粗的粒料进行先粉碎，然后与其它物料配料混合后进行粉碎，是先粉碎与后粉碎工艺综合应用，有利于物料混合均匀，控制粒度的一致性，有利于物料粉碎粒度的进一步减小，该工艺适合生产特种水产饲料。
2.3 配料
随着饲料原料的多变，为保证饲料品质一致，在线配方是要发展的技术之一[4]。目前正在试验一种仪器，安装在进行的设备上，对要使用的原料进行化学成分在线分析，用它可以测定各种化学成分，如氨基酸﹑水分﹑粗纤维和淀粉等。因此，将有可能做到一批一批地重组饲料配方，十分准确地制成所需的饲料，使生产的饲料品质稳定，减少由于原料的变化对饲料品质的影响。
称量准确性是另一个发展领域。现有的分批配料系统主要是加量配料系统， 在称量的准确性和称量的时间上均有待改进。在称量过程中不可避免会出现空中量，尽管可以采用一些技术减少空中量，但不可能完全消除，影响物料称量准确性。加
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量称量系统也使物料称量的周期延长。现在已经有几种微量配料系统，是采用减重方式来计量的。采用减重的方式可以避免空中量的出现，提高称量的准确性，同时有可能称量10个或更多物料的重量，这就缩短了配料周期(有可能达到1～115min)，而且精确度比较高，能与周期很短的混合机相匹配。
2.4 混合
配料是核心，混合是关键。混合均匀度直接影响产品的质量。因此，混合后应尽可能地减少物料的输送，以避免“分级”现象。混合加工设备的研究主要是提高混合均匀度和单位时间内混合机的产量，减少残留，防止漏料。混合设备的形式很多，常用混合设备有卧式螺带混合机、卧式桨叶混合机、卧式双轴桨叶式混合机(Forberg)。
Forberg是一种高效短周期混合机，由2个旋转方向相反的转子组成。转子上焊有多个特殊角度的桨叶，桨叶一方面带动物料沿机槽内壁作逆时针旋转，一方面带动物料左右翻动，在2个转子的交叉处重叠，形成了一个失重区。在此区域内，不管物料的形状﹑大小和密度如何，都能上浮，处于瞬间失重状态，以使物料在机槽内形成全方位连续循环翻动，相互交错剪切，从而达到快速柔和及混合均匀的效果。但受配料系统能力的限制，混合效果有限[5]。卧式单轴快速混合机混合时间在115 min以上，较Forberg型更能适合配料系统的生产，同时又适宜老饲料厂扩容改造的需求，二者均属于发展型混合设备。
2.5制粒技术
2.5.1调制处理
调质的研究主要从延长调质时间﹑提高调质温度和压力及综合应用方面手。长时间调质是采用增加调质时间的方式来达到加强调质的目的，主要采用熟化器、多层调质器。长时间调质突出的问题是粉料在移动过程中难以达到“先进先出”，不易控制。由于水产饲料、幼畜饲料以及宠物饲料对颗粒的熟化度、粘结性要求较高，调质对制粒就更加重要，通常采用膨胀器、挤压器来提高物料温度,增加淀粉糊化度，使蛋白质变性更彻底，产品的质量得到进一步提高。通用熟化制粒机(UPC)用于许多专用产品上，其淀粉熟化达60%～80%、耐久性指数(PDI)超过95%、可以制成高脂肪和高糖蜜的颗粒饲料，密度为550～750g/L。用UPC可以达到非常好的颗粒质量
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。
为适应水产动物生活环境的要求，充分发挥颗粒饲料中天然粘结剂的作用，制
粒后对热颗粒进行稳定化处理，这种稳定处理器主要利用热颗粒本身热量，进行保温，一般稳定时间为8～10 min，同时在不增加颗粒水分的情况下，通过外界蒸汽加热进一步提高颗粒的温度，使颗粒淀粉糊化、蛋白变性增加，颗粒的粘结作用加强，从而生产出水中稳定性好的颗粒饲料。
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2.5.2制粒
颗粒饲料具有许多优越性，经蒸汽热能、机械摩擦能和压力等因素的综合作用，
达到灭菌、提高饲料消化率的诸多功能，但过度的热加工会造成热敏性营养成分的失效，降低饲料效果，因此有效加工是最新的发展趋势。美国的Wenger公司研制成功了通用熟化制粒机(Universal Pellet Cooker, UPC) ，这种机器用于许多专用产品上，其淀粉熟化达60 %～80 %，耐久性指数(PDI) 超过95 %，可以制成高脂肪和高糖蜜的颗粒饲料，容积密度为550gPL～750gPL。用UPC可以达到非常好的颗粒质量
[7,8]
。颗粒饲料的成形是在挤压室内完成的，现时的制粒机只有一个挤压室和一套
压辊压模。近年，人们又提出了一种新的制粒工艺—重复制粒。重复制粒是指经过制粒加工的热饲料，立即通过第2个压模对热而软的颗粒饲料进行重复制粒。重复制粒工艺由于对饲料进行2次挤压，改进了颗粒质量，改进了饲料的营养价值，提高了制粒效果等。由于饲料品种的变化，制粒机压辊压模间隙的设定需要经常调整，为了节约调整时间，在线的压辊调节能解决这一问题[9]。 2.5.3膨化
膨化目前生产膨化饲料的主要设备是螺杆式挤压膨化机，它又可分为干法挤压膨化机和湿法挤压膨化机。目前的挤压膨化设备多为干湿两用。今后所要研究开发的重点是更先进的双螺杆挤压膨化机，具有特殊用途的专用挤压膨化机，提高膨化机的生产能力和生产性能[10]。
因为制粒和膨化的调质成形温度均超过80℃，对热敏性营养成分都有较大的影响，所以未来的发展要求是既要保全热敏性营养成分，同时要提高饲料的消化率和灭菌效果[11]。 2.5.4 冷却
目前，任何一种冷却系统均不能解决最终饲料产品的水分问题。未来的冷却系统将安装有水分感应装置和控制装置，将能够确保颗粒料的品质。该系统主要由冷却区、加热区、空气流控制以及风机的尖端控制设备等构成。 2.5.5 制粒后液体添加
由于饲料厂设备中越来越多的采用热加工设备，如膨化机、挤压机或其他高温短时加工设备，使饲料在制粒、挤压和膨化过程中受温度、水分和压力的强烈作用，这会破坏维生素、酶制剂、微生态制剂及其他添加剂的大部分的功效。而后置添加技术就是解决这一问题的新技术，即将热敏性营养物质放在热加工工序的后面添加。
3安全饲料生产技术
3.1 原料的安全
饲料原料是安全饲料生产的第一道控制点有些饲料原料生产过程中由于受病虫
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