【筆記】第四部分：飼料生產(chǎn)

畜牧人小李 · 發(fā)表于 2016-9-28 15:25:03

飼料生產(chǎn)是將不同物理特性和營養(yǎng)含量的原料混合成為動物維持和生長提供合適營養(yǎng)水平的飼料的過程。加工過程可簡化為將原料粉碎、稱重、混合來制造一種粉狀飼料，或復(fù)雜點(diǎn)為粉碎、稱重、混合、調(diào)質(zhì)、制粒、制粒后液體使用。飼料可以在造價(jià)數(shù)百萬美元的自動飼料加工廠或由拖拉機(jī)驅(qū)動的粉碎混合機(jī)的農(nóng)場加工生產(chǎn)。不管飼料加工廠的設(shè)計(jì)及規(guī)模，要想生產(chǎn)高質(zhì)量的飼料所有設(shè)備必須恬當(dāng)設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)。新型自動化飼料加工廠的主要優(yōu)點(diǎn)是其對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的捕捉和分析能力、不同生產(chǎn)過程的效率控制、為原料和成品提供可追溯性。現(xiàn)代飼料加工廠設(shè)計(jì)成自動系統(tǒng)，每個(gè)生產(chǎn)班次僅需要3-4位員工即可。另外，自動系統(tǒng)還可追溯每一生產(chǎn)過程中原料和成品。這種追溯性包括原料的最初接收點(diǎn)至成品的裝載和農(nóng)場運(yùn)輸整個(gè)過程。加工過程中，自動系統(tǒng)可捕捉、分析、報(bào)告數(shù)據(jù)供系統(tǒng)使用，或通過數(shù)據(jù)傳送協(xié)議與銷售、財(cái)務(wù)部門分享。這些數(shù)據(jù)還可作為進(jìn)一步開發(fā)未來工藝參數(shù)、執(zhí)行控制點(diǎn)、跟蹤加工過程改變作指示。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對生產(chǎn)過程及最終成品的數(shù)據(jù)的有效收集、分析、產(chǎn)生報(bào)告的能力，是以最低可能飼料成本實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化動物生長性能的關(guān)鍵。

一、飼料加工廠的設(shè)計(jì)

美國飼料加工廠設(shè)計(jì)中占主導(dǎo)地位的是分批處理前磨碎，如下圖3，具體為先將谷物磨碎且保存于分批稱量秤上。這種類型的飼料加工廠主要適用于使用單一谷物原料，過去如來源豐富價(jià)格合理的玉米。與這種設(shè)計(jì)相比的是，在世界其它地方部分飼料加工廠設(shè)計(jì)為先磨碎谷物、蛋白質(zhì)來源、副產(chǎn)物原料，如下圖4。這種分批后磨碎允許營養(yǎng)家添加不同顆粒大小的副產(chǎn)物原料，還可以允許營養(yǎng)師添加多種谷物原料，而不需要經(jīng)過多重磨碎系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)勢是其生產(chǎn)的飼料混合均勻度更高、制粒效果更好、降低了顆粒飼料的含粉率。

當(dāng)飼料加工廠配方中使用了高比例的副產(chǎn)物，則需要對每一種原料配備多個(gè)存儲倉。因?yàn)檫@種副產(chǎn)物容易結(jié)塊，磨碎后的流動性也不如玉米和豆粕。飼料加工廠需設(shè)計(jì)的原料存儲倉數(shù)量取決于飼料配方中所使用的副產(chǎn)物、谷物的類型和數(shù)量。為了防止結(jié)塊和保持原料新鮮，飼料加工廠設(shè)計(jì)時(shí)還需實(shí)現(xiàn)對原料倉的旋轉(zhuǎn)、清空、清潔功能。

滾式或錘式粉碎機(jī)安裝時(shí)應(yīng)依據(jù)谷物類型及日糧中谷物的目標(biāo)粉碎顆粒大小。生產(chǎn)顆粒飼料需安裝鍋爐和蒸汽系統(tǒng)、制粒機(jī)、顆粒冷卻器及制粒后施液系統(tǒng)。

飼料加工廠應(yīng)至少為每一種成品或藥物配備一個(gè)存儲倉。成品倉的不足加大了換批、制粒時(shí)飼料轉(zhuǎn)換數(shù)量，降低了生產(chǎn)和運(yùn)輸效率。飼料加工廠的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足未來擴(kuò)大及可靈活安裝更高技術(shù)設(shè)備的需求。缺乏快速改變能力的飼料加工廠將限制其快速利用成本節(jié)約機(jī)會來降低飼料生產(chǎn)總成本或改善動物生長性能。

二、顆粒大小下降

飼料加工廠一般都會對谷物顆粒進(jìn)行粉碎，而其它原料如豆粕、提出物、干酒糟、小麥副產(chǎn)物等則一般由供應(yīng)商負(fù)責(zé)粉碎。Owens等（1994）指出顆粒大小下降的主要原因?yàn)椋?/font>

（1）增加了飼料消化時(shí)的接觸面積；

（2）提高了某些原料處理容易度；

（3）改善了原料的混合特性；

（4）改善了制粒效率和顆粒質(zhì)量。

研究者在動物生產(chǎn)、動物健康、生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上繼續(xù)研究豬飼料的最佳顆粒大小。

使用滾式或錘式粉碎機(jī)可完成顆粒大小的降低。每種設(shè)備均有其優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)，因此在選擇粉碎機(jī)時(shí)應(yīng)考慮充分。粉碎機(jī)的選擇應(yīng)建立在配方預(yù)期的原料、目標(biāo)顆粒大小、成品的最終形式（粉狀或顆粒）的基礎(chǔ)上。生產(chǎn)者還應(yīng)考慮每種粉碎機(jī)的操作成本（電力、人力、維修）和資金投入。雙滾式粉碎機(jī)可高效地將非纖維原料粉碎至500微米大小。錘式粉碎機(jī)若大小合適且配備正確的空氣輔助系統(tǒng)可將原料粉碎至400微米以下。

相比與人力、設(shè)備、操作成本，原料粉碎顆粒大小下降所增加的電力成本是很小。飼料顆粒大小下降所帶來的飼料效率的改善，表現(xiàn)為降低了飼料消耗量，為一種積極的投資回報(bào)。降低飼料顆粒大小的成本取決于目標(biāo)顆粒大小、設(shè)備類型（滾式或錘式粉碎機(jī)）、原料。粉碎成本與顆粒大小成反比，顆粒大小越低成本越高。所增加的成本主要表現(xiàn)為電力、錘篩、滾筒。

三、錘式粉碎機(jī)

錘式粉碎機(jī)可通過提高錘子移動速度、縮小錘篩間隙來實(shí)現(xiàn)顆粒大小的下降。同時(shí)降低顆粒的流速，直至其顆粒大小可完全通過篩孔為止。原料的水分、纖維含量、遺傳多樣性對錘式粉碎機(jī)的粉碎效果影響較小，相比與滾式粉碎機(jī)。錘式粉碎機(jī)生產(chǎn)的成品中顆粒大小變異較大，尤其是使用大錘篩時(shí)。錘式粉碎機(jī)一周內(nèi)需要很小的維護(hù)和監(jiān)控，就可以獲得顆粒大小的持續(xù)穩(wěn)定。獲得目標(biāo)顆粒大小的錘式粉碎機(jī)安裝時(shí)需考慮的因素有：錘子的數(shù)量、錘子設(shè)置（粗或細(xì)）、錘尖速度、篩孔大小。Heiman（2005）報(bào)道在保持篩孔大小不變的情況下，增加錘式粉碎機(jī)的錘尖速度可降低粉碎后顆粒大小，見下表5。

如果飼料加工的目標(biāo)顆粒大小低于500微米，則需要對錘式粉碎機(jī)作定期檢查。根據(jù)粉碎機(jī)投料口的投料速率及相應(yīng)的電動機(jī)的電流可反應(yīng)粉碎機(jī)的粉碎效率。當(dāng)錘子和錘篩是新的時(shí)候，錘式粉碎機(jī)的效率最高。之后隨著錘篩直角邊緣及錘子角慢慢變圓，錘式粉碎機(jī)的生產(chǎn)效率慢慢降低，電力成本也會慢慢增加。Anderson（2010）報(bào)道，將錘式粉碎機(jī)的維護(hù)成本提高2.5倍可將粉碎每噸原料的電耗量降低24%。

四、滾式粉碎機(jī)

滾式粉碎機(jī)通過一對平行滾筒來粉碎原料。原料粉碎的顆粒大小由滾筒間的距離、滾筒表面皺狀數(shù)量、皺狀盤旋、兩個(gè)滾筒旋轉(zhuǎn)速度差異決定。Groesbeck等（2003）報(bào)道，當(dāng)玉米粉碎前顆粒大小503-1235 微米時(shí)，經(jīng)滾式粉碎機(jī)粉碎后顆粒大小變異較小（Sgw1.83-2.03 ）。相反，當(dāng)玉米粉碎前顆粒大小390-980微米時(shí)，經(jīng)錘式粉碎機(jī)粉碎后顆粒大小變異較大（Sgw2012-2.52 ）。相比與錘式粉碎機(jī)，當(dāng)兩種粉碎機(jī)粉碎后顆粒大小相似且功率相似情況下，滾式粉碎機(jī)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是其每小時(shí)產(chǎn)量提高15%-40%。

五、顆粒大小下降對動物生長性能的影響

上表6列出了許多研究，報(bào)道降低豬飼料中谷物的粉碎顆粒大小的好處。顆粒大小降低對飼料效率的積極作用必須與其對動物健康帶來的任何消極影響相平衡，尤其是對于有遺傳性腸潰瘍的動物。配備有合適大小的錘式粉碎機(jī)的飼料加工廠基礎(chǔ)都可實(shí)現(xiàn)平均顆粒大小小于400微米，這樣才改善制粒質(zhì)量和飼料效率。Ohh等（1983）一級粉碎玉米和高粱可提高斷奶豬的飼料效率。Healey等（1994）當(dāng)玉米顆粒大小由1000微米下降為500微米時(shí)可提高斷奶豬的飼料效率；但其在同年還發(fā)現(xiàn)當(dāng)顆粒大小為300微米時(shí)對豬胃粘膜的負(fù)面影響。Mavromichalis等（2000）報(bào)道，當(dāng)小麥顆粒大小由1380微米降至387微米時(shí)，可改善斷奶豬的飼料效率。Wondra等（1995）報(bào)道將玉米的顆粒大小由1000微米降至400微米，可使飼料增重比改善8%。Mavromichalis等（2000）報(bào)道，將小麥顆粒大小由1288微米降到628微米時(shí)，沒有發(fā)現(xiàn)其對育肥豬生長性能的影響，但進(jìn)一步將小麥顆粒大小由614微米降至406微米時(shí)，發(fā)現(xiàn)了飼料效率提高了3%。Goodband等（2002）對55-110kg豬，當(dāng)飼料顆粒大小由400-1200微米時(shí)對豬預(yù)期飼料效率的影響進(jìn)行了回歸分析，見下圖5。

Fastinger等（2003）報(bào)道，降低豆粕的顆粒大小可提高氨基酸的消化率，且當(dāng)顆粒大小由900微米降至600微米時(shí)，消化率最高。Lawrence等（2003）報(bào)道，降低浸提法或壓榨法生產(chǎn)的豆粕顆粒大小對斷奶仔豬平均日增重、飼料效率均沒有影響。Traylor等（2005）也觀察到了相似的結(jié)果，降低肉骨粉的顆粒大小對豬飼料效率、磷利用率均沒有影響，見下表7。降低蛋白來源飼料原料顆粒大小表現(xiàn)出來的效果與降低谷物原料顆粒大小的效果不一樣。營養(yǎng)家、獸醫(yī)、飼料加工廠經(jīng)理必須為單個(gè)生產(chǎn)單位選擇最佳的顆粒大小，且建立在對動物健康、遺傳、生產(chǎn)狀態(tài)（母豬、保育豬、生長育肥豬）、電力成本、資金投入及日糧形式（粉狀或粒狀）綜合考慮的基礎(chǔ)之上。