飼料加工工藝系列——飼料粉碎

　　第一節(jié)
　　概述
　　粉碎是用機(jī)械的方法克服固體物料內(nèi)聚力而使之破碎的一種操作。飼料原料的粉碎是飼料加工過(guò)程中的最主要的工序之一。它是影響飼料質(zhì)量、產(chǎn)量、電耗和加工成本的重要因素。粉碎機(jī)動(dòng)力配備占飼料廠總功率配備的1/3左右。微粉碎能耗所占比例更大，因此如何合理選用先進(jìn)的粉碎設(shè)備、設(shè)計(jì)最佳的工藝路線、正確使用粉碎設(shè)備，對(duì)于飼料生產(chǎn)企業(yè)至關(guān)重要。
　　一、粉碎的目的與要求
　　飼料粉碎對(duì)飼料的可消化性和動(dòng)物的生產(chǎn)性能有明顯影響，對(duì)飼料的加工過(guò)程與產(chǎn)品質(zhì)量也有重要影響。適宜的粉碎粒度可顯著提高飼料的轉(zhuǎn)化率，減少動(dòng)物糞便排泄量，提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能，有利于飼料的混合、調(diào)質(zhì)、制粒、膨化等。
　　(一) 粉碎目的
　　1、 增加飼料的表面積，有利于動(dòng)物的消化和吸收。動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)試驗(yàn)證明，減少顆粒尺寸，改善了干物質(zhì)、蛋白質(zhì)和能量的消化和吸收，降低了料肉比。
　　2、改善和提高物料的加工性能。通過(guò)粉碎可使物料的粒度基本一致，減少混合均勻后的物料分級(jí)。對(duì)于微量元素及一些小組分物料，只有粉碎到一定的程度，保證其有足夠的粒子數(shù)，才能滿足混合均勻度要求;又如對(duì)于制粒加工工藝，粉碎物料的粒度必須考慮粉碎粒度與顆粒飼料的相互作用，粉碎的粒度會(huì)影響顆粒的耐久性和水產(chǎn)飼料在水中的穩(wěn)定性。
　　(二)
　　粉碎粒度要求
　　對(duì)于不同的飼養(yǎng)對(duì)象、不同的飼養(yǎng)階段，有不同的粒度要求，而這種要求差異較大。在飼料加工過(guò)程中，首先要滿足動(dòng)物對(duì)粒度的基本要求，此外再考慮其它指標(biāo)。
　　1、豬飼料的適宜粉碎粒度
　　1)仔豬飼料粉碎粒度：各項(xiàng)研究結(jié)果表明，仔豬飼料中谷物原料的粉碎粒度以300～500為最佳。其中，斷奶仔豬在斷奶后0～14天，以300為宜。斷奶后15天以后以500為宜。
　　2)育肥豬飼料的粉碎粒度：飼料試驗(yàn)表明，谷物粒度減小會(huì)改善體增重和飼料轉(zhuǎn)化率，但小粒度時(shí)，出現(xiàn)豬胃腸損傷和角質(zhì)化現(xiàn)象。試驗(yàn)表明，生長(zhǎng)育肥豬的適宜粉碎粒度在600～500。采用粒度小的飼料進(jìn)行制粒后的飼喂育肥豬，糞內(nèi)的干物質(zhì)減少27%。
　　3)母豬飼料的粉碎粒度，適宜的粉碎粒度同樣可提高母豬的采食量和營(yíng)養(yǎng)成分的消化率，減少母豬糞便的排出量，大量試驗(yàn)表明母豬飼料的粉碎粒度以400～500最適宜。
　　2、雞飼料粉碎粒度要求
　　通過(guò)大量綜合研究結(jié)果，雞采食小粒度飼料的增重顯著高于采食大粒度。肉雞飼料中谷物的粉碎粒度在700～900為宜。產(chǎn)蛋雞對(duì)飼料的粉碎度反應(yīng)不敏感，一般控制在1000為宜。
　　3、魚(yú)蝦飼料對(duì)粉碎粒度的要求
　　NRC(1993)的魚(yú)類營(yíng)養(yǎng)需要標(biāo)準(zhǔn)中推薦魚(yú)配合飼料的粒度應(yīng)小于等于0.5mm。一般魚(yú)用配合飼料的原料的粉碎要求全部通過(guò)40目篩(0.425mm篩孔)，60目篩(0.250mm篩孔)篩上物不大于20%。魚(yú)飼料的對(duì)數(shù)幾何平均粒徑應(yīng)在200以下。我國(guó)水產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)(SC2002-94)對(duì)中國(guó)對(duì)蝦配合飼料粉碎粒度要求是全部通過(guò)40目篩(0.425mm篩孔)，60目篩(0.250mm篩孔)篩上物不大于20%，其粒徑在200以下。鰻魚(yú)、甲魚(yú)飼料要求粉碎的要求很細(xì)，一般仔鰻和稚鱉要求98%的過(guò)100目篩，平均粒徑小于100;成鰻和成鱉飼料，一般控制98%的過(guò)80目篩，粒徑控制在150以下。
　　二、粉碎粒度及其測(cè)定
　　(一)粒度
　　物料顆粒的大小稱之粒度，它是粉碎程度的代表性尺寸。對(duì)于球形顆粒來(lái)說(shuō)，其粒度即為直徑。對(duì)于非球形顆粒，則有的以面積、體積或質(zhì)量為基準(zhǔn)的各種名義粒度表示法。在飼料行業(yè)一般采用粒度來(lái)表示物料的粒徑。
　　(二)粒度分布
　　粉碎后的固體顆粒不僅形狀不一致，其大小也不一致。一般采用在全部顆粒中粒度小于d的所有顆粒的粒數(shù)、表面積和體積，占全部顆粒的粒數(shù)、表面積和體積的百分率，分別稱為粒數(shù)、表面積與體積的累積分布函數(shù)，以符號(hào)A(d)表示之。如將累積分布函數(shù)對(duì)粒度d微分，即得頻率分布函數(shù)?(d)為：
　　頻率分布函數(shù)也有粒數(shù)?(N)、表面積?(s)和體積?(v)三種，分別表示粒度為d，粒度增量為1個(gè)單位范圍為顆粒數(shù)目、表面積和體積所占的百分率。
　　(三)粉碎比
　　物料粉碎前后的粒度比稱為粉碎比或粉碎度。它主要是指粉碎前后的粒度變化，同時(shí)近似反映出粉碎設(shè)備的作業(yè)情況。一般粉碎設(shè)備的粉碎比為3～30，但微粉碎和超微粉碎遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這個(gè)范圍，達(dá)到300～1000以上。對(duì)于一定性質(zhì)的物料來(lái)說(shuō)，粉碎比是確定粉碎作業(yè)程度、選擇設(shè)備類型和尺寸的主要根據(jù)之一。
　　對(duì)于大顆粒物料粉碎成細(xì)粉的粉碎操作，如要通過(guò)一次粉碎完成則粉碎比太大，設(shè)備的利用率低，故通常分成若干級(jí)，每級(jí)完成一定的粉碎比。這時(shí)可用總粉碎比來(lái)表示，它是物料經(jīng)幾道粉碎后各道粉碎比的總和。在水產(chǎn)飼料，特別是甲魚(yú)、鰻魚(yú)飼料粉碎中常采用粗飼料和微粉碎兩道工藝組分來(lái)達(dá)到微粉碎的目的。
　　(四)飼料粉碎粒度的測(cè)定
　　確定散粒體的組成，有平面篩篩分法、顯微鏡法和沉降法等多種方法。在飼料行業(yè)，除對(duì)個(gè)別微小的組分因粒度極微，采用顯微鏡法外，通常采用篩分法。
　　1、配合飼料粉碎粒度測(cè)定法
　　據(jù)GB5917-86《配合飼料粉碎粒度測(cè)定法》，本法適用于標(biāo)準(zhǔn)編織篩測(cè)定配合飼料成品粉碎粒度。使用的儀器包括7層(含底篩一個(gè))標(biāo)準(zhǔn)編織篩，由上至下依序是： 4、6、8、12、16目和底篩;統(tǒng)一型號(hào)的電動(dòng)機(jī)、搖篩機(jī)和感量為0.01克的天平各一臺(tái)。測(cè)定時(shí)，從原始樣品中稱取試樣100克，放入規(guī)定篩層的標(biāo)準(zhǔn)編織篩內(nèi)，開(kāi)動(dòng)電動(dòng)機(jī)連續(xù)篩理10分鐘。篩完后，將各層篩上物分別稱重，計(jì)算。
　　該層篩上物留存重量
　　該層篩上物留存百分率(%)=
　　試樣重量
　　應(yīng)注意過(guò)篩的損失不得超過(guò)1%。雙試驗(yàn)允許誤差不超過(guò)1%，雙試驗(yàn)兩次檢驗(yàn)結(jié)果得平均數(shù)既為檢測(cè)結(jié)果，檢驗(yàn)結(jié)果計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后第一位。
　　2、算術(shù)平均粒徑法
　　又稱四層篩法。用10、18、40目和底篩(盲篩)的標(biāo)準(zhǔn)編織篩組成的篩箱，取樣100g，用感量為0.01g的天平稱重。在振動(dòng)機(jī)上振動(dòng)篩理10min。按下式計(jì)算：
　　mm
　　式中：a0、a1、a2、a3—由底篩上數(shù)各層篩子的孔徑(mm)(當(dāng)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，10、16、40目的篩孔尺寸分別為2.0、1.0和0.425mm);
　　a4—假想的10目篩上物能全部通過(guò)的孔徑(mm)，a4=4mm(5目篩);
　　p0、p1、p2、p3—由底篩向上數(shù)各篩子的篩上物重(g)
　　3、飼料粗細(xì)度的篩分測(cè)定表示方法
　　該法稱為對(duì)數(shù)正態(tài)概率紙表示法，也稱為十五層篩法。我國(guó)的國(guó)標(biāo)《飼料粉碎試驗(yàn)方法》(GB6971-86)粉碎產(chǎn)品粒度測(cè)定采用此法，它與美國(guó)農(nóng)業(yè)工程協(xié)會(huì)制定的ASAES319標(biāo)準(zhǔn)《用篩分法測(cè)定和表示飼料粒度得方法》幾乎相同。
　　該法采用普通振動(dòng)篩驅(qū)動(dòng)，套篩是直徑8英寸(204min)的鋼絲標(biāo)準(zhǔn)篩。十五層篩的篩號(hào)依次為4、6、8、12、20、30、40、50、70、100、140、200、270和底篩。
　　篩分時(shí)，取試樣100g，放在最上層篩子的篩面上，后開(kāi)動(dòng)振篩機(jī)，先篩分10min，以后每隔5min檢查稱重一次，直到最小篩孔的篩上物重量穩(wěn)定為止(前后稱重的變化為試樣重量得0.2%以下)，即認(rèn)為篩理完成。
　　十五層篩法的概率統(tǒng)計(jì)理論基礎(chǔ)，是假設(shè)被測(cè)粉體的重量分布是對(duì)數(shù)正態(tài)分布，粒度大小以重量幾何平均直徑dgw表示，粒度分布狀況以質(zhì)量幾何標(biāo)準(zhǔn)差Sgw表示。
　　式中：di—第i層篩幾何尺寸(μm)
　　di+1—比i層篩大一號(hào)的篩孔尺寸(μm)
　　i—第i層篩上物得幾何平均直徑(μm)，
　　(μm)
　　wi—第i層篩上物重(g)
　　通過(guò)270目篩的物料(底篩的篩上物)幾何平均直徑可按44μm計(jì)算。
　　因?yàn)槭菍?duì)數(shù)正態(tài)分布，以質(zhì)量幾何平均直徑i為橫坐標(biāo)、以累計(jì)質(zhì)量的百分率∑Pi為縱坐標(biāo)，可在對(duì)數(shù)概率坐標(biāo)紙上得到一根直線,圖2-1是用孔徑為3.17mm篩板的錘片式粉碎機(jī)粉碎高粱得樣品，得到的粒度對(duì)數(shù)正態(tài)分布圖。
　　三、粉碎方法和粉碎理論
　　(一)粉碎方法
　　在飼料加工過(guò)程中，對(duì)于谷物和餅粕等飼料，常用擊碎、磨碎、壓碎與劈碎的方式將其粉碎
　　a. 擊碎粉碎——物料在瞬間受到外來(lái)的沖擊而粉碎，它對(duì)于粉碎脆性物料最為有利，因其適應(yīng)性廣、生產(chǎn)率高，在飼料廠廣泛被應(yīng)用。
　　b. 磨碎——物料與運(yùn)動(dòng)的表面之間受一定的壓力和剪切力作用，當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到物料的剪切強(qiáng)度極限時(shí)物料被破碎。
　　c. 壓碎——物料置于兩個(gè)粉碎面之間，施加壓力后粉料因壓應(yīng)力達(dá)到其抗壓強(qiáng)度極限而被粉碎，所以粉碎效果較好。
　　d.e 鋸切碎——用一個(gè)平面和一個(gè)帶尖棱的工作表面擠壓物料時(shí)，物料沿壓力作用線的方向劈裂，當(dāng)劈裂平面上的拉應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)物料拉伸強(qiáng)度極限時(shí)物料破碎。