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影响饲料混合均匀度的因素及其在中国的现状

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信息来源:www.syqcjx.com | 发布时间:2020年05月19日

饲料混合是整个饲料生产的关键环节之一,直接影响饲料产品的质量。饲料的混合均匀度是反应饲料加工质量的重要指标之一,也是评定混合机性能的主要参数,因此,成为饲料加工工艺中的一项重要检测指标。饲料混合不均将影响饲料产品品质,影响动物的生长性能,给饲料用户带来经济损失。实际生产过程中影响饲料混合均匀度的因素很多,包括混合机的种类、混合时间、混合机装载系数、饲料粒度、添加比例和原料物特性(固体或者液体等)。文章综述了2009~2014年我国饲料混合均匀度的现状、影响饲料混合均匀度的因素及饲料混合均匀度对动物生长性能的影响,并浅谈改善饲料混合均匀度的有效措施,为提高饲料的混合均匀度和饲料品质提供参考。

1饲料混合均匀度

检测饲料的混合均匀度是目前现代化饲料生产的标准流程之一。现在的行业法规均要求对混合质量进行定期的评估,如ISO(国际标准化组织)、HACCP(危害分析的临界控制点体系)、GMP(药品生产质量管理规范或良好作业规范)和FAMIQS(欧洲饲料添加剂和预混合饲料质量体系)等。饲料混合系统是饲料生产工厂的核心,越来越受关注,因为完全混合均匀的饲料才能够大程度地满足动物的营养需要,尤其是对幼龄动物。我国行业法规《饲料企业生产许可条件》和《混合型饲料添加剂生产许可条件》明确规定,对于浓缩饲料、配合饲料和精料补充料生产企业,其混合机的混合均匀度变异系数不大于7%,而预混料饲料混合均匀度不大于5%。目前,变异系数(CV)值被用于表示饲料的混合均匀度,CV值小于5%说明混合均匀度非常好,介于5%~7%尚可接受,但当CV值大于7%时说明混合均匀度需改善,需对饲料生产过程中的投料、混合或打包进行调研和分析,以提高其均匀度。

2中国饲料混合均匀度的现状

赢创德固赛于2009~2014年对我国饲料厂的饲料混合均匀度进行抽样调查,以研究我国饲料混合均匀度的现状,饲料样品为猪或鸡的浓缩料、预混料、全价配合饲料。共抽取了329批,每批10个样品。因添加在饲料中的氨基酸对动物生长性能具有重要作用,且添加量少,不易混合均匀,因此,本调查通过检测每批饲料样品中氨基酸或类似物(固体蛋氨酸、固体赖氨酸、固体苏氨酸和蛋氨酸羟基类似物自由酸(MHA-FA))的含量来计算每种氨基酸或羟基类似物的混合均匀度,结果显示,固体蛋氨酸、固体赖氨酸、固体苏氨酸和蛋氨酸羟基类似物自由酸(MHA-FA)变异系数(CV)大于7%的样本数占总样本数的比例分别高达52.17%、47.92%、43.54%和69.49%,说明饲料氨基酸的混合均匀度有待改善,而CV值小于5%的饲料分别仅为20.77%、30.67%、29.19%和15.26%,揭示我国饲料企业的基酸混合均匀度不容乐观,尚需提高。数据同时显示,饲料中液体蛋氨酸羟基类似物自由酸达到较好混合均匀度的比例明显低于其他固体氨基酸(图1),值得关注。

3影响饲料混合均匀度的因素

影响饲料混合均匀度的主要因素:混合机类型及其装载率、饲料混合时间、饲料物料的特性、饲料物料的添加比例和饲料的生产工艺等。

3.1混合机类型及其装载率

性能优越的混合机应该满足如下几个要求:耗能少、混合时间短、混合均匀度高和物料残留少等优点,具有较高的生产效率。但实践证明,无论何种混合机都无法完全满足以上要求,需根据混合对象、液体物料的添加量及生产者的要求选择适合的混合机。目前,饲料混合机主要为以下几种:卧式螺带式混合机、双轴式桨叶式混合机、圆锥形行星混合机和V型混合机。每种混合机各具优缺点。卧式螺带混合机混合速度快,混合时间短,混合质量好。该混合机不仅能混合散落性较好的物料,且能混合散落性较差、粘附力较大的物料。可允许液态添加(如添加油脂或糖蜜),因此在饲料厂中被广泛使用。但卧式螺带混合机占地面积大,配套动力较大。卧式双轴桨叶混合机混合速度快(45~60s)、混合均匀度好和允许大量添加粘性物料。圆锥形行星混合机优点是混合作用强,混合时间短,能快速完全混合,且残留量少,比较适合预混合饲料的加工。V型混合机缺点是占地面积大,不易安装。优点是混合时间短,能有效防止结块,在饲料厂中,多用于添加剂的稀释和预混合(王荫坡,1988;蒋恩臣,2005)。

混合机的装载率对饲料均匀度和质量影响较大,混合机装载率过高或过低都会对饲料混合均匀度产生负面影响,尤其是在添加液体原料的情况下,因此适宜的混合机装载有利于确保饲料的混合均匀度。大多数混合机的装载率要求为70%~85%。研究表明,卧式螺带式混合机的装载率以0.60%~0.85%为宜,立式混合机一般为0.80%~0.85%,双轴桨叶式混合机为0.80%~0.90%(朱乾巧等,2014)。当装载率过低时,很多液体添加剂无法充分地与固体物料混合,同时液体添加剂会沾在混合机壁、混合转轴和浆叶上,影响混合机的性能和饲料产品的均匀度。过量装载时,液体喷射系统的喷射面变窄,液体集中在少量固体上,同时喷嘴经过长时间的喷射会出现堵塞的现象,最终影响饲料混合均匀度。Bunzel等(2010)通过实地调查来自10个不同国家的30条混合线发现,2006~2007年度只有大约40%的混合机符合该范围。其他混合机或高、或低于推荐装载率,当添加液体氨基酸时,其变异系数变得更加不可接受,而添加固体氨基酸的饲料的变异系数大部分不受影响(图2)。
3.2饲料混合时间

实际生产中,饲料的混合均匀度受混合机的混合时间影响较大。由于不同饲料混合机的结构、混合机理及设备的精 密程度不一样,因而所需最佳混合时间、混合速度也不同。对于饲料混合时间,过短或过长皆不利于饲料的完全混合,混合时间过短,饲料未能完全混合;混合过长不仅会增加耗能,同时也会在过度混合下造成物料的分离现象,同样会影响饲料的均匀度。不同机型的最佳混合时间不同,对于添加液体添加剂的混合机,其混合时间应包括干混和湿混两个时间,这种区分是非常重要的。混合过程中要求干的饲料物料进入混合机后需要进行按预定的时间进行干混,液体添加后再进行固体和液体的湿混,这是因为液体会附着在固体物料表面,容易造成结块,降低其分散性。Froetschner等研究发现,饲料不经过预先的干混,固体物料添加后直接添加液体并进行2.5min的湿混,结果发现饲料的混合变异系数(CV)高达21.6%,饲料的品质大大降低。对于不同的混合机,为获得混合效果及生产效益,混合周期中的干混时间与湿混时间也是不同的。通常在整个混合周期中,干混时间占整个混合时间的1/3左右。目前生产实践中,大多数饲料厂对混合过程中将干混和湿混区分开,已经有了充分的认识,为了提高饲料的混合均匀度,饲料厂普遍的操作是对固体原料混合初期不添加任何的液体原料,仅在混合后期以较低的速率添加油脂等物质,以避免结块现象。但有些饲料厂会在饲料中添加一系列液体物料,像油脂、脂肪和氯化氮碱等,尤其是添加量加大时(图3),这在既定的批次混合时间下,大大增加了液体的喷射时间,使得固体和液体物料实际混合时间降低,最终影响饲料的混合均匀度及品质(Bunzel和张英慧,2010)。

3.3饲料物料的物理特性

饲料物料的物理特性主要是指粒度、容重、颗粒表面粗糙度、流动特性和水分含量等。混合物料的物理特性越接近,其分离度越低,越容易被混合,混合效果越好。饲料混合过程即物料不同颗粒间的混合,以饲料添加剂为例,单位质量下物料的粒度越小,颗粒数就越多,混合均匀度越好(Herrman和Behnke,1994)。王永昌等(2010)曾利用甲基紫的方法评估饲料粒度与饲料混合均匀度的关系,发现混合物料的粒度大小和颗粒的数量都将影响混合均匀度,即混合物粒度小,颗粒数增加,会大大提高饲料的混合均匀度。水分含量高的物料不仅不利于储存,易发霉等,同时易结块或成团,不易均匀分散,不利于饲料的混合,所以实际生产过程中一般要求被混物料的水分含量不超过12%。物料的流动性好对饲料的混合也是非常有利的。

3.4饲料物料的添加比例

饲料物料的添加比例对饲料的混合均匀度也有很大影响,尤其是添加比例较少的饲料添加剂,像氨基酸和维生素等,这在以往的研究中阐述较少。饲料物料的添加比例过低将影响饲料的混合均匀度,尤其是在添加液体添加剂的情况下。赢创德固赛曾对饲料中固体或液体氨基酸的添加比例对其混合均匀度的影响做了一项研究,发现氨基酸的添加比例由小于0.05%不断增加至大于0.2%时,其在饲料中的混合均匀度逐步改善。但液体氨基酸达到较好混合均匀度的比例明显没有固体氨基酸的高(图4),尤其是当氨基酸添加比例较低时。

4饲料混合均匀度对动物生长性能的影响

饲料混合不均对动物的生长性能影响较大,无论是对肉鸡、仔猪还是牛。早在1994年,McCoy等(1994)研究了饲料混合时间对饲料变异系数的影响及饲料混合均匀度对肉仔鸡生长性能的影响,发现在一定范围内饲料的变异系数会随着混合时间的增加而降低,即饲料混合均匀度得到改善,同时发现饲料混合均匀度较差会影响肉仔鸡的生长性能。Ciftci和Ercan等(2003)利用罗斯308肉鸡研究了饲料混合均匀度对其生长性能的影响,结果表明当营养充足时,饲料混合均匀度对肉鸡影响不大,但当营养成分仅满足动物最低需要时,则会降低肉鸡的生长性能,并建议保证饲料的变异系数不超过10%(CV<10%)。Traylor等发现,当饲料变异系数由14.8%增至28.4%时,饲喂该日粮后断奶仔猪和育肥猪日增重显著降低。Groesbeck等(2005,2007)研究了饲料混合时间和混合均匀度对仔猪生长性能的影响,证明延长饲料混合时间能提高饲料的混合均匀度,降低饲料的变异系数,尤其是对于添加氨基酸等微量元素的饲料,同时能够提高仔猪的平均日增重、采食量和料肉比。Behnked等(2005)认为,幼小动物因采食量小,其生长性能受饲料混合均匀度的影响较大,反刍动物因采食较多饲料,可能饲料混合均匀度对其生长性能影响不像单胃动物那么明显。但对于奶牛和肉牛,当其在发挥大的生产潜能时,饲料混合不均会引起其瘤胃的功能紊乱,导致瘤胃膨胀、酸中毒、瘤胃炎和蹄叶炎,因此饲料混合均匀度对反刍动物也具有一定的影响。
5如何提高饲料的混合均匀度

为确保混合机的高 效运行,有效提高饲料的混合均匀度和饲料生产的效率,生产者应定期监测混合机的性能,根据饲料混合均匀的抽检结果及时找出问题所在,确保混合机的有效运行。监测项目包括饲料混合均匀度、混合机的零部件和混合机内部杂物等。生产者可通过了解饲料中氨基酸的添加比例、混合机性能和物料的添加工艺等信息,分析检测饲料的混合均匀度、氨基酸的回收率、饲料的粒度分布及饲料的装载率,综合评估并改善混合机的性能。为提高饲料的混合均匀度,生产者除应使用合理的混合机装载率和优化饲料的混合时间外,还需注意以下几个方面。

5.1混合机

首先饲料厂应根据实际的生产饲料类型及相应的产能选择合适的混合机。在实际生产过程中合理调整批次混合过程的混合机原料称重、原料卸载、混合时间和饲料混合后的卸载时间,尤其是在多种液态添加的情况下,因为液体添加会大大增加液体的喷射时间,影响饲料混合均匀度。同时为保证饲料混合均匀度,混合机需定期清理和维护。液体添加情况下混合机至少2~3d清理1次,长时间不清理,喷嘴易被堵导致其投料的精 准度,同时混合机内部易结块,导致产品混合均匀度较差及细菌滋长(图5)。

5.2原料及饲料添加剂的选择

选择物理特性相近的物料有利于饲料的混合,不易导致饲料分级和分离现象。生产者在选择固体饲料添加剂或液体时应予酌情考虑,液体添加剂需要很好的喷雾添加装置及严格的生产管理才能达到较好的混合均匀度。

5.3饲料生产工艺

饲料的整个生产过程包括饲料混合后经提升机运至成品仓,该环节同样对饲料的混合均匀度产生重要的影响。饲料从混合至成品仓过程中,运输距离越远,速度越快,成品仓高度越大,混合均匀度变化越大,这也是为什么评价混合均匀度时采样点选在传输带的起点位置。为避免以上影响,饲料厂应在混合机与螺旋输送机之间放缓冲仓,且成品仓的高度要低于2.5m,超过此高度时加入人字缓冲装置以降低物料分级现象