制粒温度和粉碎粒度对颗粒饲料品质的影响

2013-02-20杨在宾杨维仁姜淑贞张桂国

饲料工业 2013年23期

■张亮杨在宾杨维仁姜淑贞张桂国梁明

（山东农业大学动物科技学院，山东泰安 271018）

影响颗粒饲料品质的因素很多，其中粉碎粒度和调质占影响的40%（Turn,1995）。这意味着制粒效果的好坏与调质和粉碎粒度密切相关。日粮类型不同，制粒温度对其影响程度也不同，颗粒品质也会不同。粉碎粒度的大小对颗粒质量有着十分重要的影响，在影响颗粒质量的因素中，饲料的粉碎粒度占20%左右（李忠平,2001）。因此本研究旨在探讨制粒温度和粉碎粒度对颗粒饲料品质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验设计及方法

1.1.1 不同制粒温度颗粒饲料品质测定

为了弄清制粒温度对颗粒饲料质量的影响，本研究采用肉鸡常用的玉米和小麦型两种日粮（见表1），三个制粒温度梯度（80、85、90 ℃）进行了颗粒饲料质量比较研究，温度测定为调质器上面的温度表读数。每个温度，每个日粮从颗粒机出口取样5 kg以上，每隔10 min取样一次，连续4次，作为4个重复。样本自然晾干，测定不同制粒温度日粮的硬度、PDI和淀粉糊化度。

1.1.2 粉碎粒度对颗粒饲料品质影响的研究

采用锤片式粉碎机，主电机功率37 kW，产量为5～6 t/h，分4种不同的粉碎机筛片（1.0、1.5、2.0和2.5 mm），粉碎大宗原料（玉米、小麦、豆粕）。用相应原料，按照试验配方（见表2）配制生产成粉状饲料，测定出相应的粉料几何平均粒径（geometric mean diameter,GMD）分别为378、430、516 μm和590 μm，在此基础上，同样条件制作颗粒饲料（常规制粒温度80℃），测定四种粉碎粒度下颗粒饲料（小鸡料为破碎料）的硬度、PDI和淀粉糊化度。

表1 日粮配方及营养水平

表2 日粮配方及营养水平（%）

1.2 试验日粮

试验日粮配方组成和营养水平见表1和表2。

本研究颗粒饲料采用环模颗粒制粒机(SZLH420D,江苏正昌，溧阳，中国)制作。环模孔径为3.00 mm，压缩比为1∶10，分别在80、85℃和90℃三个不同制粒温度下进行制粒。制粒温度的测试点紧靠调质器出口处，数值为调质器上面的温度表读数。详细制粒参数见表3和表4。

表3 制粒系统具体参数

表4 制粒加工工艺参数

1.3 测定指标

1.3.1 硬度

参考《饲料分析及饲料质量检测技术》中所示颗粒饲料硬度的测定。从每批饲料样品中，用四分法取20 g左右，从20 g饲料中选取大小长度一致，颗粒完整的饲料10～20粒，用谷物硬度计（GWJ-Ⅰ）按直径方向挤压破碎，读出数值，测定10～20粒，取平均值。

1.3.2 颗粒饲料稳定度（PDI）

颗粒饲料稳定度（Pellet durability index,PDI）是衡量颗粒饲料物理质量的一个重要指标。它是指颗粒饲料在运输、包装等操作过程中，保持颗粒状态的稳定程度。有研究者为了增大撞击力，在测试仪中放入4个2.1 cm六角螺母，这时称为修饰稳定度（Modified Pellet durability index,PDI）。

稳定度的测定原理：测试稳定度是，取一定量冷却后的颗粒饲料，置于一稳定度测试仪中，模拟颗粒饲料在输送、运输和包装等操作过程中可能发生的颗粒之间的摩擦和碰撞，经过一段时间后，用标准筛分离出破碎的粉末和未破碎的颗粒，计算二者所占的比例，来衡量颗粒饲料的稳定程度。具体操作见国标GB/T16765-1997。

PDI(%)=翻转后颗粒料的重量/翻转前颗粒料的重量×100。

1.3.3 淀粉糊化度

淀粉糊化度的测定参考《饲料分析及饲料质量检测技术》中所示颗粒饲料淀粉糊化度的测定。称出4份相同质量（0.2～0.5 g）样品，两份加入pH值为4.5的缓冲液，置沸水浴中，加热，令其淀粉充分糊化，立即冷却。然后与另两份样品同时，在同样的缓冲液、温度下，用β-淀粉酶水解15 min，使其将糊化的淀粉转化为葡萄糖，比色法测定吸光度，根据葡萄糖含量，计算糊化淀粉含量。

1.3.4 几何平均粒径(geometric mean diameter,GMD)

参考GB6971-86《饲料粉碎机试验方法》进行。标准筛振筛机：SDB-200顶击式。采用一套直径为204 mm、高度为25 mm的金属编织筛，筛孔尺寸分别为 4、6、8、12、16、20、30、40、50、70、100、140、200和270目，加底共15层。样品重量为100 g。用振筛机，筛分10 min，称取各层筛上物的质量。按下列公式计算几何平均粒径dgw。

式中：dgw——几何平均直径(μm)；

di+1——比第i层筛孔大的相邻筛子的孔径(μm)；

wi——第i层筛子上物料的质量(g)。

2 结果与分析

2.1 制粒温度对颗粒品质的影响

为了弄清制粒温度对颗粒饲料质量的影响，本研究采用肉鸡常用的玉米和小麦型两种日粮，三个温度梯度（80、85、90℃）进行了颗粒饲料质量比较研究(见表5)。统计分析表明：小麦型日粮的PDI、MPDI、硬度和淀粉糊化度均显著高于玉米型日粮（P＜0.05）。随着制粒温度的升高，玉米型和小麦型日粮的PDI、MPDI、硬度和淀粉糊化度均呈线性增大（P＜0.05），并且两种日粮，均在90℃制粒时颗粒饲料的PDI、MPDI、硬度和淀粉糊化度显著高于80℃和85℃（P＜0.05）。以上分析可知，随制粒温度的升高，无论是玉米型和小麦型日粮，均可以改善颗粒饲料的品质；从颗粒饲料质量比较，小麦型日粮优于玉米型日粮。

表5 制粒温度对肉鸡颗粒饲料品质的影响

2.2 粉碎粒度对颗粒品质的影响

将肉鸡饲料大宗原料进行不同粒度粉碎，获得4种粉料粒径（378、430、516、590 μm）后，用同样的制粒参数制作肉鸡颗粒饲料，研究不同原料粉碎粒度对颗粒饲料品质的影响的研究结果见表6。统计分析表明：无论是肉小鸡还是肉大鸡日粮，原料的四种粉碎粒度制备的颗粒饲料的PDI、MPDI和淀粉糊并没有显著变化（P＞0.05）。说明在本研究的粉碎粒度（378、430、516、590 μm）范围内，粉碎没有影响颗粒饲料的品质。

3 讨论

3.1 制粒温度

在颗粒饲料生产过程中，要保证饲料颗粒在输送、运输和包装过程中不易被破碎或破碎率不能太高，这就需要保证产品的颗粒质量。颗粒质量的关键在于调质，而调质温度又是影响调质效果的重要参数之一（杨在宾,1997）。一般认为，进入调质器的蒸汽流量越大，调质温度越高，饲料的调质程度就越好，颗粒饲料的PDI就越高（卢新流,1996；王敏，2005；Cutlip等，2008）。饲料的PDI与淀粉糊化度有着密切的联系，在一定温度范围内，PDI与淀粉糊化度呈正相关（胡彦茹,2011）。颗粒饲料的硬度也是衡量颗粒质量的指标之一。硬度和稳定度之间呈正相关，硬度大，颗粒稳定性就好，就不易破碎。在调质过程中，淀粉和蛋白质在水热的作用下，逐渐变性，黏度不断增加，进而提高了饲料的PDI。本研究发现在80～90℃期间，饲料的淀粉糊化度和PDI随制粒温度的升高而升高，这与前人的研究一致（胡彦茹,2011）。温度是淀粉糊化必要条件，这是因为淀粉糊化是逐渐失去结晶态结构的熵增加的吸热过程，这个转化过程必须要有温度的参与才能完成（French，1984；Rolee，1997）。周兵等（2006）报道在一定温度范围内提高温度能增加饲料的淀粉糊化程度。但是这并不意味着PDI的增加只是取决于饲料的淀粉糊化度，淀粉糊化度只是影响PDI的因素之一，这还与配方结构，原料的制粒特性，粉碎粒度，环模压缩比，孔径等因素以及蛋白质的热变性有关。因此，通过提高调质温度提高PDI是有限度的。

表6 不同粉碎粒度对肉鸡颗粒饲料品质的影响

本研究还发现小麦型日粮的PDI、硬度和淀粉糊化度在相同温度下，其颗粒品质明显高于玉米型日粮，这可能与小麦淀粉和玉米淀粉的糊化特性有关。一般情况下淀粉糊化度越高，颗粒质量越好。小麦淀粉糊化需要的温度为52～65℃，而玉米淀粉糊化所需温度为65～77 ℃（Lund，1984），因此小麦型日粮的淀粉更容易糊化，淀粉糊化度也更高。因此小麦型日粮颗粒饲料的PDI和硬度高于玉米型日粮。但是需要注意的是，本研究中的淀粉糊化程度比较低，饲料组分的其他成分对颗粒品质的贡献率可能会大于糊化淀粉的作用(Svihus等，2004a)。有研究报道，蛋白类型也对饲料的PDI起重要作用，例如小麦面筋是一种天然的黏合剂，在蒸汽调制过程中会发生水合,起到“胶黏”作用,从而加强颗粒的稳定性，含有面筋的饲料，PDI明显提高（程宗佳，2005）。

本研究表明：随制粒温度的升高，无论是玉米型和小麦型日粮，均可以改善颗粒饲料的品质；从颗粒饲料质量比较，小麦型日粮优于玉米型日粮。

3.2 饲料粉碎粒度

通常情况下，粉碎粒度越细，物料比表面积大，在调质过程中与蒸汽的接触越充分，越有利于热量和水分的传递，糊化效果越好，制粒越易成型。程译锋等（2009）采用81、178、214、303 μm和505 μm粉碎粒度的饲料，研究发现饲料淀粉糊化度随饲料粉碎粒度减小而提高。同时温超（2011）发现采用0.8 mm孔径筛片粉碎的物料，其淀粉糊化度显著高于1.0 mm和1.2 mm筛片组，这说明粉碎粒度减小到一定程度时会提高饲料的淀粉糊化度。但是本研究却发现饲料粉碎粒度并没有显著影响饲料的淀粉糊化度。而且淀粉糊化度在13%左右，远远低于以上研究中的30%以上，这可能是因为在调质过程中水分过低，导致调质效果不好造成的（Svihus,2004a）。

较小的粉碎粒度有利于物料的混匀，从而能提高饲料的颗粒质量（Reece等，1986；Wondra等，1995）。有研究发现饲料的粉碎粒度越小，颗粒饲料的稳定度越大（Angulo等，1996），这可能是因为细粒度的颗粒具有较大的比表面积，在压粒过程中能够更紧密的结合在一起（Behnke，2001）。谢正军（2001）采用三种粉碎粒径分别为356、397、561 μm的饲料制粒，发现随物料粒度的增大颗粒饲料的稳定度依次显著下降。但是也有报道显示细粒度谷物不影响颗粒饲料的稳定度（Reece等，1986b；Koch，1996；李忠平，2001），这与本研究的结果一致。这可能因为饲料粒度对颗粒稳定性的影响有一个作用起始点，可能在300 μm以上作用不显著，同时粒度大小与蒸气作用的时间存对颗粒饲料质量的影响存在在互作。还有粒度大小对颗粒稳定度的影响还与饲料种类有关：若饲料中淀粉主要是角质化淀粉则粒度影响较小，若饲料中脂肪含量较高，则粒度影响不显著（孙剑,1999）。本研究认为影响颗粒质量的因素很多，包括饲料原料（例如蛋白质和油脂）的制粒特性、环模参数和冷却参数都会影响颗粒饲料的颗粒品质（Briggs等，1999）。在这里可能是日粮组分和其他加工参数混淆了粉碎粒度对颗粒质量的影响（Amerah,2007a）。还有高淀粉糊化度能提高颗粒质量，本研究中各处理组的淀粉糊化率太低（Svihus等，2004a），而弱化了粒度的影响，这也可能影响颗粒饲料的PDI。本研究中粉碎粒度的差异并没有影响颗粒饲料的硬度，这可能与各粒度组PDI没有差异的原因一致。由上可知，在本研究的粉碎粒度（378、430、516、590 μm）范围内，粉碎没有影响颗粒饲料的品质。