21世紀(jì)國際飼料加工工藝與設(shè)備技術(shù)的發(fā)展趨勢主要集中在:提高單機(jī)和系統(tǒng)工藝的作業(yè)效率,降低作業(yè)成本;強(qiáng)化和擴(kuò)展單機(jī)與系統(tǒng)工藝的加工功能,使之多樣化;開發(fā)具有新型作業(yè)功能的設(shè)備、工藝;提高設(shè)備與系統(tǒng)的安全性、可靠性、易維護(hù)性及易清理性;提高設(shè)備與系統(tǒng)的自動(dòng)控制水平,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加工質(zhì)量和過程的有效控制。因此,未來重點(diǎn)開發(fā)的飼料加工技術(shù)如下:
1 飼料加工保真新工藝與設(shè)備開發(fā)
配合飼料經(jīng)過調(diào)質(zhì)、制粒、膨化或膨脹處理后,能有效殺死一些有害物質(zhì)(如沙門氏菌),降低或抑制抗?fàn)I養(yǎng)因子含量,提高淀粉糊化度,同時(shí)可改善飼料的適口性,提高飼料生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。但這些熱加工處理工藝由于高溫、高壓和水分的共同作用,不僅使許多熱敏性組分(如維生素、酶制劑和微生態(tài)制劑等)受到嚴(yán)重破壞,并導(dǎo)致飼料品質(zhì)的下降和成本的提高。為了降低熱加工對熱敏性組分造成的損失,一般采用兩種保真加工技術(shù):一種是通過對熱敏性組分進(jìn)行“包被”或“微膠囊”處理來減少其活性損失;另一種是在調(diào)質(zhì)、制?;蚺蚧筇砑右后w熱敏性組分來達(dá)到有效成分的保真。采用“包被”或“微膠囊”技術(shù)會增加成本,且不能完全保證有效成分的活性。
2 連續(xù)配料、混合飼料加工工藝
近年來,混合機(jī)的研究雖有所突破,功效大大提高(30s/批),但由于配料系統(tǒng)的滯后,高效混合機(jī)也不能充分發(fā)揮其作用。如能實(shí)現(xiàn)飼料加工工藝的連續(xù)配料及生產(chǎn),將大大提高同等規(guī)模飼料廠的生產(chǎn)效益、節(jié)約勞動(dòng)力、減少建廠投資,并提高飼料加工業(yè)的整體技術(shù)水平。連續(xù)配料、混合飼料加工工藝是利用現(xiàn)代測試技術(shù),研究開發(fā)的在線測量設(shè)備,可在同一時(shí)刻對多種原料進(jìn)行在線計(jì)量,并能根據(jù)分配的比例和原料的特性進(jìn)行調(diào)整。
3 飼料蒸汽調(diào)質(zhì)技術(shù)
蒸汽對物料的調(diào)質(zhì)最早應(yīng)用于造粒機(jī)和膨化機(jī)的調(diào)質(zhì)器上,可促使物料熟化及軟化,并提高造粒產(chǎn)量。隨著對飼料加工要求的提高,如何解決在不加黏合劑的情況下提高顆粒飼料水中穩(wěn)定性,已成為急需解決的問題。國外有些飼料加工廠在造粒機(jī)上采用3層蒸汽調(diào)質(zhì)器,可使顆粒飼料水中穩(wěn)定性達(dá)10h以上,且顆粒表面光滑、質(zhì)地良好。
對于傳統(tǒng)的飼料廠,制粒前的調(diào)質(zhì)是較難操作的環(huán)節(jié),且任何單一的調(diào)質(zhì)時(shí)間都不可能是所有飼料的最佳調(diào)質(zhì)時(shí)間,因此,需要對調(diào)質(zhì)時(shí)間加以調(diào)整。研究表明,調(diào)質(zhì)滯留時(shí)間對調(diào)質(zhì)和制粒質(zhì)量都有影響。近年來,歐洲對此作出了幾項(xiàng)革新,包括調(diào)質(zhì)器角度、槳葉角度的調(diào)節(jié)及蒸汽或粉料的堵頭:大多數(shù)調(diào)質(zhì)器都是水平安裝的,在其后加一活頁和一個(gè)可抬高調(diào)質(zhì)器的裝置,同時(shí)使用柔性喂料和卸料口,即可實(shí)現(xiàn)對滯留時(shí)間近乎任意的調(diào)節(jié)。在正常作業(yè)條件下,調(diào)質(zhì)將始于水平安裝的調(diào)質(zhì)器,一旦獲得穩(wěn)定的作業(yè)條件,調(diào)質(zhì)器就可傾斜以延長滯留時(shí)間至所希望的水平;對槳葉角度調(diào)節(jié)而言,調(diào)質(zhì)室的前1/3槳葉,采用槳葉與軸成45°角,對后2/3槳葉進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,以使調(diào)質(zhì)室后段基本充滿粉料,有利于物料的充分?jǐn)嚢?,同時(shí),在作業(yè)過程中可根據(jù)物料的性質(zhì)和調(diào)質(zhì)的要求變換槳葉的角度,使物料在調(diào)質(zhì)室內(nèi)的滯留時(shí)間可任意調(diào)節(jié);對調(diào)質(zhì)器的另一個(gè)簡單而有效的措施是安裝一個(gè)堵頭或擋板以堵塞蒸汽出口或物料出口。上部擋板可防止蒸汽不與物料接觸而直接穿過整個(gè)調(diào)質(zhì)器排出,底部擋板起一個(gè)堵頭的作用,迫使葉片把調(diào)質(zhì)的物料提升至擋板開口上方。采用該方法時(shí),要認(rèn)真對待藥劑殘留問題,因?yàn)樵诿看芜\(yùn)行結(jié)束時(shí)有25~100kg物料會留在調(diào)質(zhì)器里面。
長時(shí)間調(diào)質(zhì)是采用增加調(diào)質(zhì)時(shí)間來達(dá)到加強(qiáng)調(diào)質(zhì)的目的。傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)通常由制粒機(jī)自帶的調(diào)質(zhì)器或普通短時(shí)調(diào)質(zhì)器來完成,由于物料在調(diào)質(zhì)器內(nèi)停留時(shí)間較短,故調(diào)質(zhì)效果不太理想,顆粒中的淀粉糊化率只有16%~25%。隨著飼料質(zhì)量要求的提高、特種水產(chǎn)養(yǎng)殖的迅猛發(fā)展,相繼出現(xiàn)了多級調(diào)質(zhì)、制粒后熟化調(diào)質(zhì)和高壓環(huán)隙膨脹調(diào)質(zhì)等調(diào)質(zhì)方法。多級調(diào)質(zhì)通過延長調(diào)質(zhì)時(shí)間來提高調(diào)質(zhì)效果,淀粉糊化程度可達(dá)40%~60%;制粒后熟化調(diào)質(zhì)是將剛壓制出的顆粒進(jìn)行保溫(約70~80℃),讓熱顆粒在高溫、高濕的環(huán)境下持續(xù)一段時(shí)間,使顆粒飼料中淀粉充分糊化,蛋白質(zhì)充分變性,同時(shí)也使前期產(chǎn)生的裂紋再次糊合,提高飼料的耐久性,以滿足水產(chǎn)飼料的特殊要求;高壓環(huán)隙膨脹調(diào)質(zhì)是一種針對粉狀飼料進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理的新型方法,物料在工作區(qū)與蒸汽進(jìn)行強(qiáng)烈的擠壓和加壓調(diào)質(zhì)作用,使固、液、氣三相物料整體處于剪切力、擠壓力和蒸汽壓力的綜合作用下被強(qiáng)制推動(dòng),通過可調(diào)環(huán)隙圓錐形排料閥,整個(gè)處理過程僅需幾秒鐘,但最高壓力可達(dá)10MPa,最高料溫可達(dá)170℃, 使物料能充分調(diào)質(zhì)和熟化。
4 粉碎加工
粉碎工序是飼料廠的主要工序之一。粉碎質(zhì)量直接影響到飼料生產(chǎn)的質(zhì)量、 產(chǎn)量和電耗等綜合成本, 同時(shí)也影響到飼料的內(nèi)在品質(zhì)和飼養(yǎng)效果。粉碎加工一直是飼料加工中一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域,主要研究粉碎粒度、均勻性、電耗以及與粉碎相關(guān)的領(lǐng)域。粉碎設(shè)備主要有臥式錘片粉碎機(jī)、輥式粉碎機(jī)和立式錘片粉碎機(jī)3種,其中輥式粉碎機(jī)粉碎粒度比較均勻,能控制粒度的分布范圍。綜合各項(xiàng)指標(biāo),立式錘片粉碎機(jī)是優(yōu)先發(fā)展的機(jī)型。飼料生產(chǎn)中不同的料型、不同的飼喂對象具有不同的要求,因此根據(jù)需要在工藝中組合使用已成為發(fā)展的趨勢。傳統(tǒng)的粉碎工藝為一次性開放式粉碎工藝,但隨著飼料原料的多樣性要求粉碎工藝作出相應(yīng)的調(diào)整。目前粉碎工藝有3種,即一次、二次和閉路粉碎工藝。與一次粉碎工藝相比,二次、閉路粉碎工藝能耗低,易提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量, 因此多被大、中型飼料廠采用。
5 配料工藝
配料系統(tǒng)的變化主要是適應(yīng)添加品種的增加,添加量的減少,稱量準(zhǔn)確性的提高,同時(shí)要縮短稱量的周期,提高單位時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)量。在線配方是有待發(fā)展的領(lǐng)域之一。目前正在試驗(yàn)一種儀器,安裝在進(jìn)行的設(shè)備上,對要使用的原料進(jìn)行化學(xué)成分在線分析,用它可以測定各種化學(xué)成分,如氨基酸、水分、粗纖維和淀粉等。因此,將有可能做到一批一批地重組飼料配方,十分準(zhǔn)確地制成所需的飼料,使生產(chǎn)的飼料品質(zhì)穩(wěn)定,減少由于原料的變化對飼料品質(zhì)的影響。
稱量準(zhǔn)確性是另一個(gè)發(fā)展領(lǐng)域?,F(xiàn)有的分批配料系統(tǒng)主要是加量配料系統(tǒng),在稱量的準(zhǔn)確性和稱量的時(shí)間上均有待改進(jìn)。在稱量過程中不可避免會出現(xiàn)空中量,盡管可以采用一些技術(shù)減少空中量, 但不可能完全消除,影響物料稱量準(zhǔn)確性。加量稱量系統(tǒng)也使物料稱量的周期延長?,F(xiàn)在已經(jīng)有幾種微量配料系統(tǒng),是采用減重方式來計(jì)量的。采用減重的方式可以避免空中量的出現(xiàn),提高稱量的準(zhǔn)確性,同時(shí)有可能稱10個(gè)或更多物料的重量,這就縮短了配料周期,而且精確度比較高,能與周期很短的混合機(jī)相匹配。粉碎工藝與配料工藝有著密切的聯(lián)系。按其組合方式可分為先配料后粉碎(簡稱先配后粉)和先粉碎后配料(簡稱先粉后配)兩類工藝。目前國內(nèi)普遍采用的是先粉后配工藝,也有一些飼料廠采用先配后粉工藝。
6 開發(fā)滿足農(nóng)村需要的飼料加工機(jī)械
秸稈飼料加工機(jī)械,如秸稈揉碎機(jī)系列、秸稈化學(xué)處理機(jī)、粗飼料壓塊機(jī)以及符合秸稈生物飼料加工工藝的機(jī)械,以便把更多秸稈轉(zhuǎn)化為飼料;葉蛋白提取機(jī)械,利用該機(jī)械可從青綠飼料資源中,提取出飼料用的葉蛋白,其重點(diǎn)是解決了不同原料(如綠肥、牧草、樹葉和農(nóng)作物莖葉等)工業(yè)化提取葉蛋白的問題;時(shí)產(chǎn)1t的顆粒飼料加工機(jī)械,這種機(jī)械投資少、回收快,適合個(gè)體戶和邊遠(yuǎn)鄉(xiāng)、鎮(zhèn)企業(yè)使用;酵母飼料生產(chǎn)機(jī)械,其特點(diǎn)是可利用廢渣、廢水原料生產(chǎn)出酵母飼料,以增加飼料來源,加強(qiáng)廢渣、廢水等廢物的利用,降低酵母飼料成本。
7 不斷完善的自動(dòng)化控制
在計(jì)算機(jī)屏上操作管理的自動(dòng)化生產(chǎn)在化工、醫(yī)藥行業(yè)已得到了較廣泛的應(yīng)用,而飼料生產(chǎn)管理還處于相對落后的狀態(tài)。經(jīng)過“九五”技術(shù)攻關(guān)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程控制自動(dòng)化及計(jì)算機(jī)生產(chǎn)管理,使飼料廠的自動(dòng)化水平大大提高。但是,計(jì)算機(jī)的引入主要還是解決生產(chǎn)自動(dòng)化問題,對于改善產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品品種等方面還沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用。從大多數(shù)飼料廠的現(xiàn)狀來看,由于目前大量信息在生產(chǎn)現(xiàn)場只是作記錄,來不及分析和處理,往往是出現(xiàn)問題后再調(diào)查,再分析和處理,無法把事故控制在萌芽狀態(tài),給企業(yè)造成不必要的損失和浪費(fèi)。為此,國家糧食儲備局無錫科學(xué)研究設(shè)計(jì)院提出采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量管理和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)控,開發(fā)了飼料生產(chǎn)質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng),使大量存在于生產(chǎn)過程中的與質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)得到有效的采集、存儲、評估和控制,并產(chǎn)生一系列的控制環(huán),以解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題, 使加工過程達(dá)到最佳生產(chǎn)狀態(tài)。
總之,縱觀世界飼料科技的發(fā)展,要求飼料加工工藝不斷改進(jìn),而飼料加工工藝的每一步改進(jìn)都將對擴(kuò)大飼料來源及其利用率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)出與投入比起重要作用。