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影響顆粒飼料耐久性指數(shù)PDI的因素及其控制

   日期:2016-05-12     瀏覽:472    評論:0    
核心提示: 顆粒飼料耐久性指數(shù)PDI(Pellet Durability Index)是反映顆粒飼料質(zhì)量最主要的指標(biāo)之一,它是用來衡量顆粒飼料成品在輸送和搬運(yùn)過

        顆粒飼料耐久性指數(shù)PDI(Pellet Durability Index)是反映顆粒飼料質(zhì)量最主要的指標(biāo)之一,它是用來衡量顆粒飼料成品在輸送和搬運(yùn)過程中飼料顆??蛊扑榈南鄬δ芰ΑK牟僮魇前牙鋮s篩分后的顆粒飼料樣品放在一個(gè)特制的回轉(zhuǎn)箱中翻轉(zhuǎn)一固定時(shí)間,模擬飼料的輸送和搬運(yùn)過程,在樣品翻轉(zhuǎn)后通過篩分,最后計(jì)算篩上物和總量的比值,即為顆粒飼料的耐久性指數(shù)PDI。PDI越大,說明顆料抗破碎能力越強(qiáng),顆粒質(zhì)量越好,飼料利用率越高。該項(xiàng)操作規(guī)程由美國堪薩斯州立大學(xué)谷物科學(xué)技術(shù)系首創(chuàng),后被美國農(nóng)業(yè)工程協(xié)會采納,并逐步被世界各國飼料界所認(rèn)同。 

        我國的該項(xiàng)指標(biāo)是用粉化率來表示的,其操作原理也是采用回轉(zhuǎn)箱的方式,取細(xì)粉和總量的比值作為粉化率值,其值是PDI的倒數(shù),表明粉化率值越大,顆粒的抗破碎能力越差,顆粒質(zhì)量差,其利用率越低。 

        根據(jù)筆者的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),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(diào)質(zhì)制粒工序、冷卻工序、篩分工序等幾方面分別進(jìn)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(shù)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(gè)PDI的貢獻(xiàn)率是不同的,根據(jù)不同原料對PDI的貢獻(xiàn)率大小不同,Boerner(1992)把一些常用的原料給出不同的顆粒質(zhì)量系數(shù)(PQF),如表1。顆粒質(zhì)量系數(shù)越大的原料,制出的顆粒越結(jié)實(shí),PDI越高,反之則越低。如表中的膨潤土、木質(zhì)素,它們的PQF較高,一般作為粘結(jié)劑來使用;又如表中的酸性油,PQF為負(fù)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(gè)合理的配方,既要考慮營養(yǎng)方面的需求,又要考慮制出顆粒的質(zhì)量,Boerner(1992)推薦的一個(gè)飼料配方的顆粒質(zhì)量系數(shù)至少應(yīng)大于4.7。

        原料中不同的營養(yǎng)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(yǎng)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(jìn)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(jié)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?yàn)槠渌矸鄣慕Y(jié)構(gòu)不同。蛋白質(zhì)也是飼料中的主要營養(yǎng)成分,天然蛋白質(zhì)在水熱作用下具有良好可塑性,制出的顆粒緊密結(jié)實(shí),PDI較高,但如果配方中的蛋白質(zhì)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(zhì)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(zhì)量有利,由于纖維的相互牽聯(lián)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(chǎn)生裂紋,進(jìn)而容易破碎產(chǎn)生細(xì)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(xì)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(jìn)行添加。 

2、粉碎粒度對PDI的影響 

        粉碎粒度越細(xì),粒子的表面積越大,粒子之間越容易結(jié)合,同時(shí)調(diào)質(zhì)時(shí)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(shí),光滑,不易產(chǎn)生裂紋和細(xì)粉。但由于粉碎工序能耗較高,原料并不是粉碎的越細(xì)越好,應(yīng)根據(jù)顆粒的直徑大小和飼料品種合理選擇粉碎機(jī)的篩片規(guī)格和粉碎機(jī)類型。根據(jù)筆者的調(diào)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(jī),顆粒大小和篩片的篩孔之間有如下對應(yīng)關(guān)系: 

生產(chǎn)φ4~5mm顆粒料,用φ2.5~3mm篩孔; 

生產(chǎn)φ3~3.5mm顆粒料,用φ2~2.5mm篩孔; 

生產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)篩,60目標(biāo)準(zhǔn)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(jī)。 

         對于蝦飼料來說,一般要求粉碎后原料全部通過60目標(biāo)準(zhǔn)篩,95%通過80目標(biāo)準(zhǔn)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(jié)合以及影響調(diào)質(zhì)均勻性,制粒后顆粒表面易產(chǎn)生凸凹不平現(xiàn)象和在大顆粒周圍產(chǎn)生輻射式裂紋,造成顆粒易破損,影響顆粒的PDI。 

3、調(diào)質(zhì)對PDI的影響 

         調(diào)質(zhì)對顆粒飼料的PDI影響很大,經(jīng)過良好調(diào)質(zhì)后的原料制粒后粒子之間結(jié)合緊密,顆粒表面缺陷少,不易產(chǎn)生細(xì)粉,冷卻后顆粒硬度較高,在運(yùn)輸過程中不易破碎。影響調(diào)質(zhì)效果的因素主要包括調(diào)質(zhì)溫度、調(diào)質(zhì)時(shí)間和調(diào)質(zhì)水分等。 

         不同的飼料品種對調(diào)質(zhì)溫度、調(diào)質(zhì)時(shí)間和水分的要求是不同的。一般畜禽料的調(diào)質(zhì)溫度在70~85℃之間,調(diào)質(zhì)時(shí)間20~40s,調(diào)質(zhì)后水分14~16%;水產(chǎn)飼料的調(diào)質(zhì)溫度85~95℃,調(diào)質(zhì)時(shí)間40~120s,調(diào)質(zhì)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(nèi),不然會產(chǎn)生焦化,堵塞環(huán)模,制粒困難。 

         調(diào)質(zhì)需要的是高品質(zhì)的飽合蒸汽,對鍋爐及管道系統(tǒng)有較高的要求。鍋爐應(yīng)能提供穩(wěn)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(jìn)入車間內(nèi)的分汽包,最后經(jīng)過減壓閥減壓至1.5~4公斤再進(jìn)入調(diào)質(zhì)器。在管道輸送過程中,要通過合理布置一定數(shù)量的疏水閥排出蒸汽中的冷凝水,保證進(jìn)入調(diào)質(zhì)器的是飽合蒸汽。減壓閥應(yīng)安裝在離調(diào)質(zhì)器4.5~10m遠(yuǎn)的地方,不要離調(diào)質(zhì)器太近,以保證蒸汽在減壓后有足夠的空間和時(shí)間進(jìn)行穩(wěn)定??刂七M(jìn)入調(diào)質(zhì)器的手動截止閥或自動控制閥應(yīng)采用質(zhì)量有保證的廠家的產(chǎn)品,以保證調(diào)節(jié)蒸汽量時(shí)流量呈線性變化。

4、制粒機(jī)參數(shù)對PDI的影響 

        對顆粒飼料PDI較有影響的制粒機(jī)參數(shù)主要包括產(chǎn)量、環(huán)模線速度、環(huán)模工作面積、模輥間隙和環(huán)模壓縮比等。 在制粒機(jī)其它參數(shù)不變的情況下,產(chǎn)量越高,制出的顆粒越松散,粉料越多。這是因?yàn)楫a(chǎn)量高時(shí),其在??字惺軘D壓的時(shí)間較短,其單位產(chǎn)量消耗的功率較少,顆粒壓實(shí)度不夠,因此,為了控制顆粒的PDI質(zhì)量,制粒機(jī)應(yīng)該選用合適的喂料速度,控制產(chǎn)量。 

        環(huán)模線速度或轉(zhuǎn)速高時(shí),飼料在擠壓區(qū)不容易形成合適的料層厚度且飼料難以進(jìn)入??字校斐蓧狠伜铜h(huán)模的相對滑動甚至堵機(jī),影響顆粒質(zhì)量,同時(shí)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(huán)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(huán)模工作面積越大,模孔數(shù)越多,在同樣產(chǎn)量下,飼料在??字写臅r(shí)間較長,受擠壓的時(shí)間較長,顆粒的組織就越致密,因此制出的顆粒PDI較高。 

當(dāng)模輥間隙設(shè)置在0.1~0.5mm之間時(shí)制粒機(jī)才能正常工作,在此范圍內(nèi),間隙越大,顆粒機(jī)在同樣產(chǎn)量下消耗的功率越多,制出的顆粒PDI越高,這是因?yàn)樵跀D壓區(qū)壓輥對料層中的物料有一個(gè)預(yù)壓縮力。對于不同??字睆降沫h(huán)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(huán)模壓縮比是指環(huán)模??子行чL度和模孔直徑的比值。對于同一孔徑的環(huán)模來說,壓縮比越大,則意味著環(huán)模有效厚度越厚,飼料在??字袛D出時(shí)受到的摩擦阻力越大,擠出的顆粒越結(jié)實(shí),因此,為了得到一個(gè)較高的顆粒PDI,可適當(dāng)增大環(huán)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(chǎn)飼料的要求要比畜禽料的高,這是因?yàn)楦叩腜DI可以增加顆粒飼料在水中的穩(wěn)定性,降低水體污染和飼料浪費(fèi)。環(huán)模壓縮比并不是越大越好,因?yàn)楦叩膲嚎s比意味著高能耗和低產(chǎn)量,必須根據(jù)配方特點(diǎn)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(shù)為冷卻風(fēng)量和冷卻時(shí)間。冷卻過程中應(yīng)避免由顆粒冷卻不均勻和冷卻風(fēng)量過大、冷卻時(shí)間過快造成的顆粒爆腰現(xiàn)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(yīng)盡量保持平整,不然會引起串風(fēng)現(xiàn)象,造成冷卻不均。冷卻風(fēng)量應(yīng)根據(jù)不同的粒徑大小控制在22.6~31.3m3/min.t(張文良等,2004)范圍內(nèi),同時(shí)冷卻時(shí)間控制在6~9min左右。過大的風(fēng)量和較短的冷卻時(shí)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(fā)霉。 

        對于一些水產(chǎn)料,為了進(jìn)一步提高其PDI,提高水中穩(wěn)定性,經(jīng)常在冷卻前增加保溫熟化工序,然后再進(jìn)行冷卻或干燥。實(shí)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(wěn)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(dāng)于降低了顆粒飼料的PDI,造成飼料的浪費(fèi)。目前常用的分級篩主要有振動分級篩和回轉(zhuǎn)分級篩,兩者的效果都較好。振動分級篩應(yīng)根據(jù)物料的性質(zhì)、流量來調(diào)整篩體的振幅,回轉(zhuǎn)分級篩應(yīng)選擇合理的篩網(wǎng)規(guī)格和控制合適的料層厚度,以達(dá)到最佳效果,兩者的分級效果都應(yīng)控制在98~99%以上。 

          總之,影響顆粒飼料耐久性指數(shù)PDI的因素涉及到配方及生產(chǎn)的各個(gè)工序,PDI并不是越高越好,應(yīng)根據(jù)所生產(chǎn)的飼料品種在原料的采購成本、加工成本及滿足實(shí)際需要之間找到一個(gè)最佳的平衡點(diǎn)。  
 
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