影響顆粒飼料耐久性指數PDI的因素及其控制

007畜牧

　

　顆粒飼料耐久性指數PDI（Pellet Durability Index）是反映顆粒飼料質量最主要的指標之一，它是用來衡量顆粒飼料成品在輸送和搬運過程中飼料顆粒抗破碎的相對能力。它的操作是把冷卻篩分后的顆粒飼料樣品放在一個特制的回轉箱中翻轉一固定時間，模擬飼料的輸送和搬運過程，在樣品翻轉后通過篩分，最后計算篩上物和總量的比值，即為顆粒飼料的耐久性指數PDI。PDI越大，說明顆料抗破碎能力越強，顆粒質量越好，飼料利用率越高。該項操作規程由美國堪薩斯州立大學谷物科學技術系首創，后被美國農業工程協會采納，并逐步被世界各國飼料界所認同。
　　我國的該項指標是用粉化率來表示的，其操作原理也是采用回轉箱的方式，取細粉和總量的比值作為粉化率值，其值是PDI的倒數，表明粉化率值越大，顆粒的抗破碎能力越差，顆粒質量差，其利用率越低。
　　根據筆者的研究和實踐經驗，影響顆粒飼料PDI的因素是多方面的，為了合理控制顆粒飼料的PDI，本文將從配方、粉碎粒度、調質制粒工序、冷卻工序、篩分工序等幾方面分別進行討論。
　　1、飼料配方對PDI的影響
　　配方是各種原料的組合，它是影響顆粒飼料耐久性指數PDI的主要因素。有研究表明，配方在各種影響因素中所占的比例大約在40%左右（劉沛民，2003）。配方中的各種原料組分對整個PDI的貢獻率是不同的，根據不同原料對PDI的貢獻率大小不同，Boerner（1992）把一些常用的原料給出不同的顆粒質量系數（PQF），如表1。顆粒質量系數越大的原料，制出的顆粒越結實，PDI越高，反之則越低。如表中的膨潤土、木質素，它們的PQF較高，一般作為粘結劑來使用；又如表中的酸性油，PQF為負的40，表明油脂類原料組分越多，制出的顆粒越松散，顆粒的PDI越低。一個合理的配方，既要考慮營養方面的需求，又要考慮制出顆粒的質量，Boerner（1992）推薦的一個飼料配方的顆粒質量系數至少應大于4.7。
表1  常用飼料原料的顆粒質量系數

原料品種	PQF	原料品種	PQF
大麥油菜籽粕大豆粕血粉高梁魚粉糖蜜小麥粗粉礦物質+維生素	55.543345.583	酸性油膨潤土飼料廠下腳料乳清粉燕麥石灰石小麥豆類木質素	-40103.59275750

　　原料中不同的營養成分及含量高低和來源亦對PDI有不同的影響。淀粉是飼料中的主要營養成分之一，一般生淀粉不容易制粒，制出的顆粒較松散，但如果通過水熱作用進行糊化，則其制粒性能大大提高，制出的顆粒表面光滑，冷卻后顆粒結合較緊密，顆粒的PDI較高。不同來源的淀粉其對PDI的影響也不同，一般大麥和小麥的淀粉就比玉米和高粱的制粒性能要好，這是因為其所含淀粉的結構不同。蛋白質也是飼料中的主要營養成分，天然蛋白質在水熱作用下具有良好可塑性，制出的顆粒緊密結實，PDI較高，但如果配方中的蛋白質含量過高，因其影響蒸汽的吸收，反而制粒性能下降。另外，配方中如果是外加的非蛋白蛋（如尿素），則會影響制出的顆粒的質量。對于飼料中的纖維成分，一般少量的纖維（3%~5%）對顆粒的質量有利，由于纖維的相互牽聯作用，制出的顆粒硬度高，不易破碎，但配方中纖維含量較多，由于其本身具有彈性和吸水膨脹作用，制出的顆粒容易產生裂紋，進而容易破碎產生細粉。配方中的脂肪成分，如果是原料本身含有的脂肪，如豆粕等，對顆粒的PDI影響較小，且有利于制粒，減少對模具的磨損。如果是外加的脂肪，則對顆粒的PDI影響較大，制出的顆粒較松散，細粉較多。一般外加脂肪不宜超過3%，再多則需要采用后噴涂的方式進行添加。
　　2、粉碎粒度對PDI的影響
　　粉碎粒度越細，粒子的表面積越大，粒子之間越容易結合，同時調質時更容易吸收熱量和水分，淀粉的糊化度好，因此制出的顆粒較密實，光滑，不易產生裂紋和細粉。但由于粉碎工序能耗較高，原料并不是粉碎的越細越好，應根據顆粒的直徑大小和飼料品種合理選擇粉碎機的篩片規格和粉碎機類型。根據筆者的調研，一般采用如下配置較為合理。
　　對于畜禽料來說，一般選用普通錘片式粉碎機，顆粒大小和篩片的篩孔之間有如下對應關系：
　　生產φ4~5mm顆粒料，用φ2.5~3mm篩孔；
　　生產φ3~3.5mm顆粒料，用φ2~2.5mm篩孔；
　　生產φ2~2.5mm顆粒料，用φ1.2~1.5mm篩孔。
　　對于魚飼料來說，一般要求粉碎后原料全部通過40目標準篩，60目標準篩篩上物不大于20%，多選擇篩孔直徑為0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm的錘片式微粉碎機。
　　對于蝦飼料來說，一般要求粉碎后原料全部通過60目標準篩，95%通過80目標準篩，多采用超微粉碎。
　　另外，原料粒度的均勻性很重要，粉碎后的原料中不能有過大的顆粒，過大的顆粒不容易和其它原料結合以及影響調質均勻性，制粒后顆粒表面易產生凸凹不平現象和在大顆粒周圍產生輻射式裂紋，造成顆粒易破損，影響顆粒的PDI。
　　3、調質對PDI的影響
　　調質對顆粒飼料的PDI影響很大，經過良好調質后的原料制粒后粒子之間結合緊密，顆粒表面缺陷少，不易產生細粉，冷卻后顆粒硬度較高，在運輸過程中不易破碎。影響調質效果的因素主要包括調質溫度、調質時間和調質水分等。
　　不同的飼料品種對調質溫度、調質時間和水分的要求是不同的。一般畜禽料的調質溫度在70~85℃之間，調質時間20~40s，調質后水分14~16%；水產飼料的調質溫度85~95℃，調質時間40~120s，調質后水分15~18%；對于一些含有熱敏性原料（蔗糖、葡萄糖、脫脂奶粉、乳清粉等）的飼料，溫度一般控制在60℃之內，不然會產生焦化，堵塞環模，制粒困難。
　　調質需要的是高品質的飽合蒸汽，對鍋爐及管道系統有較高的要求。鍋爐應能提供穩定的并且壓力在7~10公斤之間的蒸汽，然后通過高壓輸送管道，進入車間內的分汽包，最后經過減壓閥減壓至1.5~4公斤再進入調質器。在管道輸送過程中，要通過合理布置一定數量的疏水閥排出蒸汽中的冷凝水，保證進入調質器的是飽合蒸汽。減壓閥應安裝在離調質器4.5~10m遠的地方，不要離調質器太近，以保證蒸汽在減壓后有足夠的空間和時間進行穩定。控制進入調質器的手動截止閥或自動控制閥應采用質量有保證的廠家的產品，以保證調節蒸汽量時流量呈線性變化。
　　4、制粒機參數對PDI的影響
　　對顆粒飼料PDI較有影響的制粒機參數主要包括產量、環模線速度、環模工作面積、模輥間隙和環模壓縮比等。
　　在制粒機其它參數不變的情況下，產量越高，制出的顆粒越松散，粉料越多。這是因為產量高時，其在模孔中受擠壓的時間較短，其單位產量消耗的功率較少，顆粒壓實度不夠，因此，為了控制顆粒的PDI質量，制粒機應該選用合適的喂料速度，控制產量。
　　環模線速度或轉速高時，飼料在擠壓區不容易形成合適的料層厚度且飼料難以進入模孔中，造成壓輥和環模的相對滑動甚至堵機，影響顆粒質量，同時制出的顆粒以較大的離心力甩出，顆粒容易碰碎，表面裂紋較多。合適的環模線速度在6~9m，一般難以制粒的原料選用較低的速度，容易制粒的原料選用較高的速度。
　　環模工作面積越大，模孔數越多，在同樣產量下，飼料在模孔中待的時間較長，受擠壓的時間較長，顆粒的組織就越致密，因此制出的顆粒PDI較高。
　　當模輥間隙設置在0.1~0.5mm之間時制粒機才能正常工作，在此范圍內，間隙越大，顆粒機在同樣產量下消耗的功率越多，制出的顆粒PDI越高，這是因為在擠壓區壓輥對料層中的物料有一個預壓縮力。對于不同模孔直徑的環模來說，一般壓制小直徑的顆粒選用較小的間隙，壓制較大直徑的顆粒選用較大的間隙。
　　環模壓縮比是指環模模孔有效長度和模孔直徑的比值。對于同一孔徑的環模來說，壓縮比越大，則意味著環模有效厚度越厚，飼料在模孔中擠出時受到的摩擦阻力越大，擠出的顆粒越結實，因此，為了得到一個較高的顆粒PDI，可適當增大環模的壓縮比。不同的顆粒飼料品種對PDI的要求是不同，一般對水產飼料的要求要比畜禽料的高，這是因為高的PDI可以增加顆粒飼料在水中的穩定性，降低水體污染和飼料浪費。環模壓縮比并不是越大越好，因為高的壓縮比意味著高能耗和低產量，必須根據配方特點合理選擇，具體選擇方法就不再論述了。
　　5、冷卻對PDI的影響
　　冷卻工序常用的是逆流式冷卻器，其主要參數為冷卻風量和冷卻時間。冷卻過程中應避免由顆粒冷卻不均勻和冷卻風量過大、冷卻時間過快造成的顆粒爆腰現象，以至使顆粒表面裂紋較多，容易破碎。冷卻器中的物料高度在四周方向應盡量保持平整，不然會引起串風現象，造成冷卻不均。冷卻風量應根據不同的粒徑大小控制在22.6~31.3m3/min.t（張文良等，2004）范圍內，同時冷卻時間控制在6~9min左右。過大的風量和較短的冷卻時間還易造成顆粒外表面和心部水分不一致，容易引起飼料破裂和發霉。
　　對于一些水產料，為了進一步提高其PDI，提高水中穩定性，經常在冷卻前增加保溫熟化工序，然后再進行冷卻或干燥。實踐證明，這是一種可行有效的方法，可以明顯提高顆粒飼料的PDI和水中穩定性。
　　6、篩分對PDI的影響
　　篩分不直接影響顆粒的PDI，但如果篩分效果不好，造成包裝成品中粉料較多，到了用戶那里，相當于降低了顆粒飼料的PDI，造成飼料的浪費。目前常用的分級篩主要有振動分級篩和回轉分級篩，兩者的效果都較好。振動分級篩應根據物料的性質、流量來調整篩體的振幅，回轉分級篩應選擇合理的篩網規格和控制合適的料層厚度，以達到最佳效果，兩者的分級效果都應控制在98~99%以上。
　　總之，影響顆粒飼料耐久性指數PDI的因素涉及到配方及生產的各個工序，PDI并不是越高越好，應根據所生產的飼料品種在原料的采購成本、加工成本及滿足實際需要之間找到一個最佳的平衡點。


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qingfengxia1937

說的好詳細啊！