21世纪饲料加工新技术

21世纪饲料加工新技术

日期：2009-12-25 来源：2009 字体大小：大中小

在过去的20年中，饲料加工工艺与设备有了巨大的进展，尤其是在近10年中，进展尤为神速。要求饲料生产革新的因素包括政府法规、规章，公众对食品安全的关注及资源的开发利用等。促进饲料工业技术改进的另一因素是环境问题，其中包括大气和水污染、动物废弃物处理及恶臭控制，人们普遍认为环境污染可通过提高饲料的利用而下降。这些新工艺、新设备的应用，使饲料加工业能为畜牧业生产出更为优质、高效、安全的饲料产品，大大推动了饲料机械制造业、饲料加工企业的技术进步，并为饲料机械制造业，饲料加工业和饲养业带来显著的经济效益。1、加工工艺逐步更新1．1饲料的熟化由于膨胀和膨化可以起到熟化、灭菌、消毒的作用，提高适口性和消化率，扩大饲料原料的来源，使饼粕类、麸糠类和有机废弃物等废弃资源得到有效的开发利用，近年来被饲料工业大幅度推广应用。将膨化或膨胀加工技术用于饲料加工业，国外起步较早，始于20世纪40年代后期，人们开始用膨化机加工犬料，以改进饲料外观并提高适口性和消化率。进入60年代，膨化机开始被用来加工膨化谷物食品原料、组织化植物蛋白(Texturized plant protein，简称TTP)和组织化大豆蛋白(Texturized soy protein，简称TSP)。随后，欧洲饲料工业界逐步开始采用挤压膨化工艺来加工各种谷物原料和农副产品加工下脚料，以提高饲料的质量。但真正飞速发展却是在20世纪80年代末、90年代初。在1989年的Victam展览会上，以膨化机为代表的高温短时调质(High-Temperature-Short-Time Conditioning)设备作为一种先进的熟化调质设备引起了众多饲料生产商的注意。此后一些国际上著名的饲料设备生产厂家陆续开发出各种不同型号的膨化机，可以用于各种饲料原料、畜禽饲料、水产饲料和宠物饲料的加工，由于膨化料卓越的品质，大受饲料生产商和养殖业主的欢迎，很快推广开来。但初期的膨化机产量不高，多为时产几吨。最大也仅能达20’30t。进入90年代以后，他们又根据工业化生产的需要开发研制了膨胀器(EXPANDER)，产量可以高达70t／h。事实上，膨胀是作为制粒前强制调质提出的j 类似于膨化的一种熟化工艺。通过膨胀加工的物料具有类似于膨化料的优点，但一般都需再经制粒加工。90年代末期，国内也有用膨胀器生产的粗屑料(俗称锅巴料)直接破碎作为成品的。近年美国的Wenger又推出膨胀制粒一体化单机，以简化工艺流程。目前，高档饲料生产基本上采用的是成品料膨化、膨胀后制粒和原料膨化后配料混合制粒共3种工艺。由于后者可分别控制各种原料的熟化度，同时不存在热敏性元素的损失问题，大有取代前2种工艺的趋势，一些大型饲料厂组建专门的原料膨化厂，为饲料厂和饲养场提供各种膨化原料。1．2液体后喷涂从饲养经济性和环境污染的角度来看，动物饲料中适量使用维生素、矿物质、氨基酸、抗生素、酶制剂以及它们的派生物等微量元素，对发展高效畜牧业所起的作用越来越大。但这些原料往往价格昂贵，同时热敏性极强。虽然饲料热加工有众多的优点，，但是加工温度过高，会使饲料中的热敏性元素受到损坏，或者引起营养不足，或者造成成本过高。为了解决这些问题，各国饲养和设备专家在大量试验研究的基础上，在肉鸡饲料油脂后喷涂工艺的基础上，提出了微量液体后喷涂工艺。将各种热敏性元素，放在膨化或制粒后，以液体的形式喷入饲料。这种工艺在欧美和部分东南亚国家已大面积推广应用。比较成功的例子有：HOUGH公司、FORBERG公司、MATADCR公司和KAItL公司的微量液体后喷涂系统。而我国饲料厂目前对该工艺采用较少，基本还停留在肉鸡饲料油脂后喷涂工艺阶段。虽然也有部分微量液体后喷涂机械产品问世，但尚未被大幅度推广应用。1．3散装进出料饲料工业企业向规模化、集团化方向发展是一种世界性趋势。这种发展表现为横向联合和纵向发展。横向联合是指饲料加工企业通过市场机制，采用兼并、收购等多种重组方式，组建跨地区、跨行业、跨所有制形式经营的大型饲料企业集团，实现资本运营和低成本扩张，形成规模效

益，以质量上乘、价格合理、服务配套的名牌产品提高市场占有率。纵向发展是指饲料加工企业向饲料原料、畜禽养殖、加工及销售等环节延伸，逐步建立以饲料加工为龙头的“一条龙”企业集团，形成包括农民在内的多元化利益主体。这种发展使企业在激烈的市场竞争中具有回旋余地。同时有利于提高企业的市场应变能力和竞争能力。由于“一条龙”企业的出现，饲料原料或产品往往被企业内部使用，为了降低加工成本，各饲料厂纷纷取消后续包装工序，直接将饲料成品通过散装车运往饲养场使用。所以在欧美许多大型饲料厂中，很少看到打包秤，取而代之的是往返于饲料厂与饲养场的饲料散装车。我国目前由于散养比例较大，很难尽快过渡到此种工艺模式。但随着我国饲料龙头企业的拓展壮大以及产业链的完善，越来越多饲料厂的包装工艺将被经济实惠的散装工艺所取代。1．4规模扩大随着竞争的加剧，各公司分别在饲料厂地理位置分布和生产规模优化上大做文章，业主不但考虑原料供应的方便性和经济性，同时也在考虑成品的销售半径；不但考虑降低管理经营成本，同时也在考虑饲料厂的规模效益。另外由于双轴浆叶式搅拌机的推广应用，大大缩短了配合饲料的混合时间，通过增加配料秤的数量便可轻易的大幅提高饲料厂的产量。因此一些传统的小型加工机组或单纯的粉料生产线逐步被具有适宜规模的大型饲料加工厂所取代，或被大型集团收购改造。1．5功能扩展随着各饲料生产企业的壮大和集团化发展，各集团纷纷扩大产品范围以增加市场份额，因此近年来新建的饲料厂通常工艺比较完善，设备比较齐全。一个饲料厂既可加工粉料也可加工粒料，甚至可加工一些膨化或膨胀产品。由于饲料热加工技术的推广应用，单纯的原料膨化在某些地区具有良好的市场潜力，因此一些厂家在膨胀器或膨化机的工艺布局上比较灵活，既可加工原料也可加工成品以适应市场需求。另外针对热加工所造成的热敏元素损失，可将饲料配方进行调整。首先根据一个基本配方进行常规生产，而后在出料处通过喷涂不同的液体原料来改变最终产品配方。这样一方面可简化生产工艺，另一方面由于液体喷涂产量较大，便于实现即喷即售，特别适于散装出料工艺。1．6注重卫生安全饲料厂由于进出车辆较多、原料来源较杂、能为老鼠等易携带病菌的动物提供食物，特别是加工过程中的残留、水分和热加工造成的冷凝。很容易滋生各种动物致病菌。因此，各大型饲料公司不断在管理上推行HACCP控制措施，而且在工艺布局上也采取了相应的措施，比如逆流冷却器一般在布局上远离进料坑，以防带菌空气被吸入冷却器污染成品颗粒。总之，在工艺技术方面的发展主要表现在：①从营养学的角度出发，开发新型加工工艺，提高饲料报酬；

②提高系统工艺的生产效率，强化和扩展系统工艺的加工功能，降低生产成本；③针对人畜健康，注重安全饲料的生产；④提高系统工艺的安全性、可靠性、易维护性和易清洁性；⑤提高系统工艺的自动控制水平，实现产品加工质量和过程的有效控制。2、配套设备迅猛发展与工艺发展相适应，加工设备无论从品种和规模，还是从性能和自动化程度都出现了较大的改进。具有代表性的新设备有①高精度微量配料系统，如美国Hough公司与瑞士Buhler公司的微量元素配料系统；②快速双轴、单轴桨叶混合机，如Forberg公司、Buhler公司、Van Aarsen公司和牧羊、正昌集团等的产品；③单转子、双转子立轴式粉碎机，如Buhler、Kahl 公司和牧羊、正昌集团等的产品；④带有自动调整压模压辊间隙、液压过载保护、快速装配压模和自动控制蒸汽添加的制粒机，如CPM公司，UMT公司与Van Aarsen公司等的产品；

⑤多功能膨化机、膨胀器，如Wenger公司、Matador公司和中国农机院现代农装公司畜机事业部的产品；⑥逆流式颗粒冷却器、逆流式干燥冷却器，如Geelen公司、CPM公司和牧羊、正昌集团等的产品；⑦微量液体元素后喷涂系统，如Matador公司、Kahl公司和中国农机院现代农装公司畜机事业部的产品。在设备方面的技术进步将主要集中于：①提高单机设备作业效率和规模，降低作业成本；②扩展单机设备的作业功能，使之多样化；③开发具有新型作业功能的单机设备；④提高设备的安全性、可靠性、易推广性和易清洁性；⑤提高设备在工艺组合中安装调整的方便性，配套性和综合效率；⑥提高设备的自动控制水平。3、控制水平不断提高由于各种类型的传感器和仪器仪表的更新，特别是现场总线、网络和计算机技

术的迅猛发展，饲料工业的自动化控制水平也在相应提高。在笔者完成调试的5座国外大型饲料厂中，其中一座是位于美国乔治亚州的CAGLS’s饲料厂，另一座是位于田纳西州的KOCH 饲料厂。前者小时产量210t，是目前世界上最大的饲料厂，后者小时产量120t。两者厂房均为水泥滑模结构，从火车、汽车进料，到成品散装出料，全部为计算机自动控制，整厂单班操作人员只有两名，一名在控制室，另一名操作或监视制粒系统。其主要特点如下。3．1管控一体化整座饲料厂中没有控制屏，饲料厂的管理和控制全部通过计算机进行操作，管控系统采用先进的模块化结构，可根据各部门的职能选择不同的系统模块。通过对人员管理系统、财务核算系统、原料接收系统、成品发放系统和生产加工系统共5个子计算机系统的管理，全部掌控整个饲料厂营运。人员管理系统包含员工个人资料、岗位类别、上岗情况等有关员工的主要信息；财务核算系统可对饲料厂的原料价格、生产成本、员工薪水和销售收入等进行核算，然后自动形成各种财务报表；原料接收系统包含原料品种、标号、数量、价格、供应商信息、原料质量等级等信息；成品发放系统包括产品标号、数量、出厂日期和用户资料等信息；生产加工系统包含配方管理、车间原料管理、成品报表、设备运行参数监控以及设备维修记录等。3．2过程参数监控生产加工系统可对饲料厂中各单机的运行参数进行实时监控，并对其进行相应的调整，使各单机处于最佳工作状态。计算机不但会对配料混合系统进行全部自动化控制，按饲料配方和生产顺序控制喂料搅龙、秤门和混合机门的开启，而且可显示各台配料秤的运行状况，使操作员在电脑前能一目了然地掌握配料混合系统的进程。对一些耗能较高的单机如粉碎机、制粒机、冷却风网和膨化机，计算机可根据加工工艺参数和主机电流实时对相应参数做出调整，使其处于最经济的运行状态。对于其他一般设备，如斗式提升机、除尘风机和刮板输送机等，电脑可根据与其相连的PLC自动控制其启停，并完成相应的连锁。3．3远程维修服务在设备及控制系统出现故障时，现场操作员可打开与之相连的调制解调器，将系统与设备供应商的电脑相连，双方都能在电脑上看到系统的运行状况，通过电话沟通，供应商可远程诊断出存在的故障，并对各类软件故障进行排除，若发现硬件故障，供应商可委派工作人员携带相应硬件赶赴现场更换，不必首先亲临现场诊断故障，从而大幅度降低了维修时间与维修成本。在我国，由于人力成本较低，饲料厂的自动化控制水平普遍低于欧美国家，大部分饲料厂虽然设有控制电脑，但其功能基本是控制配料混合系统，并进行一些简单的配方管理和报表打印工作。由于膨化制粒系统涉及的工艺参数较多，包括压力、温度、水分和各类液体添加量的控制，人工操作极其困难。国内也有公司开发了相应的自动控制系统，如中国农机院现代农装公司畜机事业部的饲料膨化机计算机控制系统，但由于系统需配置传感器、流量计和比例阀等比较昂贵的部件，在国内的推广受到一定程度的限制。但随着人力成本和对产品质量要求的不断提高，相信我国饲料厂的控制水平也逐步向自动化发展。4、研究课题层出不穷由于市场对新型工艺设备的不断要求，与之配套的工艺设备研究单位也从不同角度开始了形形色色的研究探索工作，往往是针对同一市场要求，不同研究人员提出不同的解决方案，然后经过试验和实践检验，最后达到殊途同归的结果。比方说，仅锤片粉碎机，研究人员就粉碎室宽度、吸风系统、锤片密度、筛片结构、锤筛间隙和锤片线速度等进行了多方面的研究和试验，一致认为在保证均匀喂料的前提下，适当加大粉碎室宽度、增加锤片密度有助于提高锤片粉碎机的产量；另外设计合理的吸风系统能明显降低锤片粉碎机的能耗。总之，2l世纪国际饲料加TIE艺与设备技术的进步主要集中于：提高单机和系统工艺的作业效率，降低作业成本；强化和扩展单机与系统工艺的加工功能，使之多样化；开发具有新型作业功能的工艺设备；提高设备与系统的安全性、可靠性、易维护性和易清理性；提高设备与系统的自动控制水平，实现产品加工质量和过程的有效管理与控制。《东北饲料信息》2008第22期国家农业机械工程技术研究中心吴德胜