制粒溫度和粉碎粒度對(duì)顆粒飼料品質(zhì)的影響

■張 亮 楊在賓 楊維仁 姜淑貞 張桂國 梁 明

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，山東泰安 271018）

影響顆粒飼料品質(zhì)的因素很多，其中粉碎粒度和調(diào)質(zhì)占影響的40%（Turn,1995）。這意味著制粒效果的好壞與調(diào)質(zhì)和粉碎粒度密切相關(guān)。日糧類型不同，制粒溫度對(duì)其影響程度也不同，顆粒品質(zhì)也會(huì)不同。粉碎粒度的大小對(duì)顆粒質(zhì)量有著十分重要的影響，在影響顆粒質(zhì)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(duì)顆粒飼料品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

1.1.1 不同制粒溫度顆粒飼料品質(zhì)測(cè)定

為了弄清制粒溫度對(duì)顆粒飼料質(zhì)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(gè)制粒溫度梯度（80、85、90 ℃）進(jìn)行了顆粒飼料質(zhì)量比較研究，溫度測(cè)定為調(diào)質(zhì)器上面的溫度表讀數(shù)。每個(gè)溫度，每個(gè)日糧從顆粒機(jī)出口取樣5 kg以上，每隔10 min取樣一次，連續(xù)4次，作為4個(gè)重復(fù)。樣本自然晾干，測(cè)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(duì)顆粒飼料品質(zhì)影響的研究

采用錘片式粉碎機(jī)，主電機(jī)功率37 kW，產(chǎn)量為5～6 t/h，分4種不同的粉碎機(jī)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(yīng)原料，按照試驗(yàn)配方（見表2）配制生產(chǎn)成粉狀飼料，測(cè)定出相應(yīng)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(chǔ)上，同樣條件制作顆粒飼料（常規(guī)制粒溫度80℃），測(cè)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。

表1 日糧配方及營養(yǎng)水平

表2 日糧配方及營養(yǎng)水平（%）

1.2 試驗(yàn)日糧

試驗(yàn)日糧配方組成和營養(yǎng)水平見表1和表2。

本研究顆粒飼料采用環(huán)模顆粒制粒機(jī)(SZLH420D,江蘇正昌，溧陽，中國)制作。環(huán)?？讖綖?.00 mm，壓縮比為1∶10，分別在80、85℃和90℃三個(gè)不同制粒溫度下進(jìn)行制粒。制粒溫度的測(cè)試點(diǎn)緊靠調(diào)質(zhì)器出口處，數(shù)值為調(diào)質(zhì)器上面的溫度表讀數(shù)。詳細(xì)制粒參數(shù)見表3和表4。

表3 制粒系統(tǒng)具體參數(shù)

表4 制粒加工工藝參數(shù)

1.3 測(cè)定指標(biāo)

1.3.1 硬度

參考《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》中所示顆粒飼料硬度的測(cè)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(zhǎng)度一致，顆粒完整的飼料10～20粒，用谷物硬度計(jì)（GWJ-Ⅰ）按直徑方向擠壓破碎，讀出數(shù)值，測(cè)定10～20粒，取平均值。

1.3.2 顆粒飼料穩(wěn)定度（PDI）

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

穩(wěn)定度的測(cè)定原理：測(cè)試穩(wěn)定度是，取一定量冷卻后的顆粒飼料，置于一穩(wěn)定度測(cè)試儀中，模擬顆粒飼料在輸送、運(yùn)輸和包裝等操作過程中可能發(fā)生的顆粒之間的摩擦和碰撞，經(jīng)過一段時(shí)間后，用標(biāo)準(zhǔn)篩分離出破碎的粉末和未破碎的顆粒，計(jì)算二者所占的比例，來衡量顆粒飼料的穩(wěn)定程度。具體操作見國標(biāo)GB/T16765-1997。

PDI(%)=翻轉(zhuǎn)后顆粒料的重量/翻轉(zhuǎn)前顆粒料的重量×100。

1.3.3 淀粉糊化度

淀粉糊化度的測(cè)定參考《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》中所示顆粒飼料淀粉糊化度的測(cè)定。稱出4份相同質(zhì)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(shí)，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(zhuǎn)化為葡萄糖，比色法測(cè)定吸光度，根據(jù)葡萄糖含量，計(jì)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(jī)試驗(yàn)方法》進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)篩振篩機(jī)：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(jī)，篩分10 min，稱取各層篩上物的質(zhì)量。按下列公式計(jì)算幾何平均粒徑dgw。

式中：dgw——幾何平均直徑(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(zhì)量(g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 制粒溫度對(duì)顆粒品質(zhì)的影響

為了弄清制粒溫度對(duì)顆粒飼料質(zhì)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(gè)溫度梯度（80、85、90℃）進(jìn)行了顆粒飼料質(zhì)量比較研究(見表5)。統(tǒng)計(jì)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(shí)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(zhì)；從顆粒飼料質(zhì)量比較，小麥型日糧優(yōu)于玉米型日糧。

表5 制粒溫度對(duì)肉雞顆粒飼料品質(zhì)的影響

2.2 粉碎粒度對(duì)顆粒品質(zhì)的影響

將肉雞飼料大宗原料進(jìn)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(shù)制作肉雞顆粒飼料，研究不同原料粉碎粒度對(duì)顆粒飼料品質(zhì)的影響的研究結(jié)果見表6。統(tǒng)計(jì)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(nèi)，粉碎沒有影響顆粒飼料的品質(zhì)。

3 討論

3.1 制粒溫度

在顆粒飼料生產(chǎn)過程中，要保證飼料顆粒在輸送、運(yùn)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(chǎn)品的顆粒質(zhì)量。顆粒質(zhì)量的關(guān)鍵在于調(diào)質(zhì)，而調(diào)質(zhì)溫度又是影響調(diào)質(zhì)效果的重要參數(shù)之一（楊在賓,1997）。一般認(rèn)為，進(jìn)入調(diào)質(zhì)器的蒸汽流量越大，調(diào)質(zhì)溫度越高，飼料的調(diào)質(zhì)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(lián)系，在一定溫度范圍內(nèi)，PDI與淀粉糊化度呈正相關(guān)（胡彥茹,2011）。顆粒飼料的硬度也是衡量顆粒質(zhì)量的指標(biāo)之一。硬度和穩(wěn)定度之間呈正相關(guān)，硬度大，顆粒穩(wěn)定性就好，就不易破碎。在調(diào)質(zhì)過程中，淀粉和蛋白質(zhì)在水熱的作用下，逐漸變性，黏度不斷增加，進(jìn)而提高了飼料的PDI。本研究發(fā)現(xiàn)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?yàn)榈矸酆侵饾u失去結(jié)晶態(tài)結(jié)構(gòu)的熵增加的吸熱過程，這個(gè)轉(zhuǎn)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(bào)道在一定溫度范圍內(nèi)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(jié)構(gòu)，原料的制粒特性，粉碎粒度，環(huán)模壓縮比，孔徑等因素以及蛋白質(zhì)的熱變性有關(guān)。因此，通過提高調(diào)質(zhì)溫度提高PDI是有限度的。

表6 不同粉碎粒度對(duì)肉雞顆粒飼料品質(zhì)的影響

本研究還發(fā)現(xiàn)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(zhì)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(guān)。一般情況下淀粉糊化度越高，顆粒質(zhì)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(duì)顆粒品質(zhì)的貢獻(xiàn)率可能會(huì)大于糊化淀粉的作用(Svihus等，2004a)。有研究報(bào)道，蛋白類型也對(duì)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(diào)制過程中會(huì)發(fā)生水合,起到“膠黏”作用,從而加強(qiáng)顆粒的穩(wěn)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(zhì)；從顆粒飼料質(zhì)量比較，小麥型日糧優(yōu)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(xì)，物料比表面積大，在調(diào)質(zhì)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(fā)現(xiàn)飼料淀粉糊化度隨飼料粉碎粒度減小而提高。同時(shí)溫超（2011）發(fā)現(xiàn)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(shí)會(huì)提高飼料的淀粉糊化度。但是本研究卻發(fā)現(xiàn)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(yuǎn)遠(yuǎn)低于以上研究中的30%以上，這可能是因?yàn)樵谡{(diào)質(zhì)過程中水分過低，導(dǎo)致調(diào)質(zhì)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(zhì)量（Reece等，1986；Wondra等，1995）。有研究發(fā)現(xiàn)飼料的粉碎粒度越小，顆粒飼料的穩(wěn)定度越大（Angulo等，1996），這可能是因?yàn)榧?xì)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(jié)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(fā)現(xiàn)隨物料粒度的增大顆粒飼料的穩(wěn)定度依次顯著下降。但是也有報(bào)道顯示細(xì)粒度谷物不影響顆粒飼料的穩(wěn)定度（Reece等，1986b；Koch，1996；李忠平，2001），這與本研究的結(jié)果一致。這可能因?yàn)轱暳狭６葘?duì)顆粒穩(wěn)定性的影響有一個(gè)作用起始點(diǎn)，可能在300 μm以上作用不顯著，同時(shí)粒度大小與蒸氣作用的時(shí)間存對(duì)顆粒飼料質(zhì)量的影響存在在互作。還有粒度大小對(duì)顆粒穩(wěn)定度的影響還與飼料種類有關(guān)：若飼料中淀粉主要是角質(zhì)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(rèn)為影響顆粒質(zhì)量的因素很多，包括飼料原料（例如蛋白質(zhì)和油脂）的制粒特性、環(huán)模參數(shù)和冷卻參數(shù)都會(huì)影響顆粒飼料的顆粒品質(zhì)（Briggs等，1999）。在這里可能是日糧組分和其他加工參數(shù)混淆了粉碎粒度對(duì)顆粒質(zhì)量的影響（Amerah,2007a）。還有高淀粉糊化度能提高顆粒質(zhì)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(nèi)，粉碎沒有影響顆粒飼料的品質(zhì)。

4 結(jié)論

4.1 制粒溫度的升高，改善了顆粒飼料的品質(zhì)；從顆粒飼料質(zhì)量比較，小麥型日糧優(yōu)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(nèi)，粉碎沒有影響顆粒飼料的品質(zhì)。