制粒溫度和粉碎粒度對顆粒飼料品質的影響影響

畜牧人小李

影響顆粒飼料品質的因素很多，其中粉碎粒度和調質占影響的 40%（Turn, 1995）。這意味著制粒效果的好壞與調質和粉碎粒度密切相關。日糧類型不同，制粒溫度對其影響程度也不同，顆粒品質也會不同。粉碎粒度的大小對顆粒質量有著十分重要的影響，在影響顆粒質量的因素中，飼料的粉碎粒度占 20%左右（李忠平, 2001）。因此本研究旨在探討制粒溫度和粉碎粒度對顆粒飼料品質的影響。

1、材料與方法

1.1 試驗設計及方法

1.1.1 不同制粒溫度顆粒飼料品質測定
為了弄清制粒溫度對顆粒飼料質量的影響，本研究采用肉雞常用的玉米和小麥型兩種日糧（見表 1），三個制粒溫度梯度（80、85、90 ℃）進行了顆粒飼料質量比較研究，溫度測定為調質器上面的溫度表讀數。每個溫度，每個日糧從顆粒機出口取樣5 kg以上，每隔10 min 取樣一次，連續4次，作為4個重復。樣本自然晾干，測定不同制粒溫度日糧的硬度、PDI和淀粉糊化度。

1.1.2 粉碎粒度對顆粒飼料品質影響的研究
采用錘片式粉碎機，主電機功率37 kW，產量為 5~6 t/h，分 4 種不同的粉碎機篩片（1.0、1.5、2.0和2.5 mm），粉碎大宗原料（玉米、小麥、豆粕）。用相應原料，按照試驗配方（見表2）配制生產成粉狀飼料，測定出相應的粉料幾何平均粒徑（geometric mean diameter, GMD）分別為 378、430、516 μm 和590 μm，在此基礎上，同樣條件制作顆粒飼料（常規制粒溫度 80 ℃），測定四種粉碎粒度下顆粒飼料（小雞料為破碎料）的硬度、PDI和淀粉糊化度。

1.2 試驗日糧

試驗日糧配方組成和營養水平見表1和表2。

本研究顆粒飼料采用環模顆粒制粒機(SZLH420D, 江蘇正昌，溧陽，中國) 制作。環?？讖綖?.00 mm，壓縮比為1：10，分別在80、85 ℃和90 ℃三個不同制粒溫度下進行制粒。制粒溫度的測試點緊靠調質器出口處，數值為調質器上面的溫度表讀數。詳細制粒參數見表3和表4。

1.3 測定指標

1.3.1 硬度參考
《飼料分析及飼料質量檢測技術》中所示顆粒飼料硬度的測定。從每批飼料樣品中，用四分法取20 g左右，從20 g飼料中選取大小長度一致，顆粒完整的飼料 10~20 粒，用谷物硬度計（GWJ-Ⅰ）按直徑方向擠壓破碎，讀出數值，測定10~20粒，取平均值。

1.3.2 顆粒飼料穩定度（PDI）
顆粒飼料穩定度（Pellet durability index, PDI）是衡量顆粒飼料物理質量的一個重要指標。它是指顆粒飼料在運輸、包裝等操作過程中，保持顆粒狀態的穩定程度。有研究者為了增大撞擊力，在測試儀中放入4個2.1 cm六角螺母，這時稱為修飾穩定度（Modified Pellet durability index, PDI）。

穩定度的測定原理：測試穩定度是，取一定量冷卻后的顆粒飼料，置于一穩定度測試儀中，模擬顆粒飼料在輸送、運輸和包裝等操作過程中可能發生的顆粒之間的摩擦和碰撞，經過一段時間后，用標準篩分離出破碎的粉末和未破碎的顆粒，計算二者所占的比例，來衡量顆粒飼料的穩定程度。具體操作見國標GB/T16765-1997。

PDI(%)=翻轉后顆粒料的重量/翻轉前顆粒料的重量×100。

1.3.3 淀粉糊化度
淀粉糊化度的測定參考《飼料分析及飼料質量檢測技術》中所示顆粒飼料淀粉糊化度的測定。稱出4份相同質量（0.2~0.5 g）樣品，兩份加入pH值為4.5的緩沖液，置沸水浴中，加熱，令其淀粉充分糊化，立即冷卻。然后與另兩份樣品同時，在同樣的緩沖液、溫度下，用β-淀粉酶水解15 min，使其將糊化的淀粉轉化為葡萄糖，比色法測定吸光度，根據葡萄糖含量，計算糊化淀粉含量。

1.3.4 幾何平均粒徑(geometric mean diameter, GMD)
參考 GB6971-86《飼料粉碎機試驗方法》進行。標準篩振篩機：SDB-200 頂擊式。采用一套直徑為 204 mm、高度為 25 mm 的金屬編織篩，篩孔尺寸分別為 4、6、8、12、16、20、30、40、50、70、100、140、200和270目，加底共15層。樣品重量為100 g。用振篩機，篩分10 min，稱取各層篩上物的質量。按下列公式計算幾何平均粒徑dgw。

dgw=log-1(∑(wi log-di)∑wi )式中：dgw——幾何平均直徑(μm)；-di ——第i層篩的篩孔直徑(μm)；di+1——比第i層篩孔大的相鄰篩子的孔徑(μm)；wi ——第i層篩子上物料的質量(g)。

2、結果與分析

2.1 制粒溫度對顆粒品質的影響

為了弄清制粒溫度對顆粒飼料質量的影響，本研究采用肉雞常用的玉米和小麥型兩種日糧，三個溫度梯度（80、85、90 ℃）進行了顆粒飼料質量比較研究(見表5)。統計分析表明：小麥型日糧的PDI、MPDI、硬度和淀粉糊化度均顯著高于玉米型日糧（P<0.05）。隨著制粒溫度的升高，玉米型和小麥型日糧的PDI、MPDI、硬度和淀粉糊化度均呈線性增大（P<0.05），并且兩種日糧，均在90 ℃制粒時顆粒飼料的PDI、MPDI、硬度和淀粉糊化度顯著高于80 ℃和85 ℃（P<0.05）。以上分析可知，隨制粒溫度的升高，無論是玉米型和小麥型日糧，均可以改善顆粒飼料的品質；從顆粒飼料質量比較，小麥型日糧優于玉米型日糧。

2.2 粉碎粒度對顆粒品質的影響

將肉雞飼料大宗原料進行不同粒度粉碎，獲得 4 種粉料粒徑（378、430、516、590 μm）后，用同樣的制粒參數制作肉雞顆粒飼料，研究不同原料粉碎粒度對顆粒飼料品質的影響的研究結果見表6。統計分析表明：無論是肉小雞還是肉大雞日糧，原料的四種粉碎粒度制備的顆粒飼料的PDI、MPDI 和淀粉糊并沒有顯著變化（P>0.05）。說明在本研究的粉碎粒度（378、430、516、590 μm）范圍內，粉碎沒有影響顆粒飼料的品質。

3、討論

3.1 制粒溫度

在顆粒飼料生產過程中，要保證飼料顆粒在輸送、運輸和包裝過程中不易被破碎或破碎率不能太高，這就需要保證產品的顆粒質量。顆粒質量的關鍵在于調質，而調質溫度又是影響調質效果的重要參數之一（楊在賓, 1997）。一般認為，進入調質器的蒸汽流量越大，調質溫度越高，飼料的調質程度就越好，顆粒飼料的PDI就越高（盧新流,1996；王敏，2005；Cutlip等，2008）。飼料的PDI與淀粉糊化度有著密切的聯系，在一定溫度范圍內，PDI與淀粉糊化度呈正相關（胡彥茹, 2011）。顆粒飼料的硬度也是衡量顆粒質量的指標之一。硬度和穩定度之間呈正相關，硬度大，顆粒穩定性就好，就不易破碎。在調質過程中，淀粉和蛋白質在水熱的作用下，逐漸變性，黏度不斷增加，進而提高了飼料的PDI。本研究發現在80~90 ℃期間，飼料的淀粉糊化度和 PDI 隨制粒溫度的升高而升高，這與前人的研究一致（胡彥茹, 2011）。溫度是淀粉糊化必要條件，這是因為淀粉糊化是逐漸失去結晶態結構的熵增加的吸熱過程，這個轉化過程必須要有溫度的參與才能完成（French，1984；Rolee，1997）。周兵等（2006）報道在一定溫度范圍內提高溫度能增加飼料的淀粉糊化程度。但是這并不意味著PDI的增加只是取決于飼料的淀粉糊化度，淀粉糊化度只是影響PDI的因素之一，這還與配方結構，原料的制粒特性，粉碎粒度，環模壓縮比，孔徑等因素以及蛋白質的熱變性有關。因此，通過提高調質溫度提高PDI是有限度的。

本研究還發現小麥型日糧的PDI、硬度和淀粉糊化度在相同溫度下，其顆粒品質明顯高于玉米型日糧，這可能與小麥淀粉和玉米淀粉的糊化特性有關。一般情況下淀粉糊化度越高，顆粒質量越好。小麥淀粉糊化需要的溫度為 52~65 ℃，而玉米淀粉糊化所需溫度為65~77 ℃（Lund，1984），因此小麥型日糧的淀粉更容易糊化，淀粉糊化度也更高。因此小麥型日糧顆粒飼料的PDI和硬度高于玉米型日糧。但是需要注意的是，本研究中的淀粉糊化程度比較低，飼料組分的其他成分對顆粒品質的貢獻率可能會大于糊化淀粉的作用(Svihus等，2004a)。有研究報道，蛋白類型也對飼料的 PDI 起重要作用，例如小麥面筋是一種天然的黏合劑，在蒸汽調制過程中會發生水合, 起到“膠黏”作用,從而加強顆粒的穩定性，含有面筋的飼料，PDI明顯提高（程宗佳，2005）。

本研究表明：隨制粒溫度的升高，無論是玉米型和小麥型日糧，均可以改善顆粒飼料的品質；從顆粒飼料質量比較，小麥型日糧優于玉米型日糧。

3.2 飼料粉碎粒度

通常情況下，粉碎粒度越細，物料比表面積大，在調質過程中與蒸汽的接觸越充分，越有利于熱量和水分的傳遞，糊化效果越好，制粒越易成型。程譯鋒等（2009）采用81、178、214、303 μm和505 μm粉碎粒度的飼料，研究發現飼料淀粉糊化度隨飼料粉碎粒度減小而提高。同時溫超（2011）發現采用0.8 mm孔徑篩片粉碎的物料，其淀粉糊化度顯著高于1.0 mm和1.2 mm篩片組，這說明粉碎粒度減小到一定程度時會提高飼料的淀粉糊化度。但是本研究卻發現飼料粉碎粒度并沒有顯著影響飼料的淀粉糊化度。而且淀粉糊化度在13%左右，遠遠低于以上研究中的30%以上，這可能是因為在調質過程中水分過低，導致調質效果不好造成的（Svihus, 2004a）。

較小的粉碎粒度有利于物料的混勻，從而能提高飼料的顆粒質量（Reece 等，1986；Wondra 等，1995）。有研究發現飼料的粉碎粒度越小，顆粒飼料的穩定度越大（Angulo等，1996），這可能是因為細粒度的顆粒具有較大的比表面積，在壓粒過程中能夠更緊密的結合在一起（Behnke，2001）。謝正軍（2001）采用三種粉碎粒徑分別為356、397、561 μm的飼料制粒，發現隨物料粒度的增大顆粒飼料的穩定度依次顯著下降。但是也有報道顯示細粒度谷物不影響顆粒飼料的穩定度（Reece 等，1986b；Koch，1996；李忠平，2001），這與本研究的結果一致。這可能因為飼料粒度對顆粒穩定性的影響有一個作用起始點，可能在300 μm以上作用不顯著，同時粒度大小與蒸氣作用的時間存對顆粒飼料質量的影響存在在互作。還有粒度大小對顆粒穩定度的影響還與飼料種類有關：若飼料中淀粉主要是角質化淀粉則粒度影響較小，若飼料中脂肪含量較高，則粒度影響不顯著（孫劍, 1999）。本研究認為影響顆粒質量的因素很多，包括飼料原料（例如蛋白質和油脂）的制粒特性、環模參數和冷卻參數都會影響顆粒飼料的顆粒品質（Briggs等，1999）。在這里可能是日糧組分和其他加工參數混淆了粉碎粒度對顆粒質量的影響（Amerah,2007a）。還有高淀粉糊化度能提高顆粒質量，本研究中各處理組的淀粉糊化率太低（Svihus 等，2004a），而弱化了粒度的影響，這也可能影響顆粒飼料的PDI。本研究中粉碎粒度的差異并沒有影響顆粒飼料的硬度，這可能與各粒度組PDI沒有差異的原因一致。由上可知，在本研究的粉碎粒度（378、430、516、590 μm）范圍內，粉碎沒有影響顆粒飼料的品質。

4、結論

4.1 制粒溫度的升高，改善了顆粒飼料的品質；從顆粒飼料質量比較，小麥型日糧優于玉米型日糧。

4.2 在本研究的粉碎粒度（378、430、516、590 μm）范圍內，粉碎沒有影響顆粒飼料的品質。

來源：預混料家園
作者：張 亮、楊在賓