詳細介紹飼料預混合工藝的問(wèn)題及對策

　　隨著(zhù)我國飼料工業(yè)的發(fā)展，飼料的產(chǎn)量在逐年增加，飼料機械的品種、性能和產(chǎn)量也不斷的，在增加了飼料工業(yè)的發(fā)展。由于國內各種體制的飼料生產(chǎn)企業(yè)中，基本沒(méi)有針對飼料預混合工藝的研究、管理，導致了以機械設備為工藝設計核心的普遍現，即在技術(shù)管理環(huán)節缺失了“混合工藝管理”這一重要環(huán)節。由此造成了物料之間發(fā)生物理、化學(xué)反應，營(yíng)養素被破壞，飼料的質(zhì)量下降，成本提高。目前這一現象在行業(yè)管理和飼料生產(chǎn)企業(yè)沒(méi)有受到重視，至少在學(xué)校相關(guān)的課程中沒(méi)有告知處于學(xué)生階段的未來(lái)管理者飼料企業(yè)的生產(chǎn)工藝應包括“預混合工藝”和“制粒工藝”、“大原料預加工”三個(gè)部分。由于制粒過(guò)程受機械設備的影響比較大，人們對設備與原料屬性以及專(zhuān)業(yè)化加工研究比較多也比較深入，專(zhuān)業(yè)文獻多偏重于設備的研究和應用。許多飼料企業(yè)均以飼料設備生產(chǎn)企業(yè)的設計理念為“工藝”基礎。如：“先干混，再濕混”，長(cháng)此下去造成了飼料生產(chǎn)的不便利性;飼料產(chǎn)品的設計者和質(zhì)量管理者——“配方師”和“品管部”與產(chǎn)品質(zhì)量管理脫節；企業(yè)的生產(chǎn)部門(mén)通常自行決定的生產(chǎn)工藝;而與我們相鄰的制藥、食品行業(yè)卻一直有著(zhù)嚴格的生產(chǎn)工藝制度。
　　1 何謂“工藝”
　　工藝是設備和技術(shù)的結合。提高工藝水平的同時(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量，也提高了設備的合理性和利用率。
　　當“營(yíng)養配方”轉換為“生產(chǎn)配方”后，真正可執行的就是“工藝方案”。因此常說(shuō)飼料企業(yè)要有：“合理的配方、良好的原料、科學(xué)的工藝、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)”。
　　2 工藝的目的
　　工藝的目的主要可有以下幾項：
　?、俦３峙浞降挠行?，發(fā)揮各種營(yíng)養素和添加劑的正面組合效應，提高產(chǎn)品在保質(zhì)期內的效價(jià)。
　?、谙捅苊馀湮榻?，保護易被損失的物料，掩蔽容易引起破壞作用的物料，從根本上防止飼料氧化的發(fā)生。
　?、弁ㄟ^(guò)工藝手段除去原材料中不利于產(chǎn)品質(zhì)量的雜質(zhì)、有害物質(zhì)的影響。
　?、茏畲笙薅鹊馗纳骑暳霞庸み^(guò)程引起的“繼發(fā)性”產(chǎn)品質(zhì)量下降。
　?、莺侠磉x擇添加劑的規格、化學(xué)形式、物理性狀，選擇適宜的設備，提高設備和過(guò)程控制的合理性。
　　3 預混合工藝的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題
　　在飼料加工過(guò)程中，首先要把物料看作是化學(xué)物質(zhì)而不是營(yíng)養物質(zhì)!
　　最大限度地“掩蔽”(我們將物理手段稱(chēng)之為“屏蔽”，將化學(xué)手段稱(chēng)之為“掩蔽”)金屬微量元素(無(wú)機)，防止其發(fā)生直接或間接的破壞作用。飼料是最不“規范”的混合型產(chǎn)品，在制藥工業(yè)和食品工業(yè)都會(huì )謹慎地處理存在于產(chǎn)品中的金屬微量元素，并通過(guò)各種技術(shù)手段防止其負面影響，最大限度地保護成本較高的、有生物活性的營(yíng)養素和添加劑，保持或不降低產(chǎn)品的效價(jià)。合理的應用有機微量元素(復合預混劑和單一的添加劑)至少可以在混合工藝上免除預處理、添加順序、過(guò)程控制的復雜性，這些預先穩定化的金屬微量元素可以大大減少對飼料中其它養分的破壞，有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量。
　　預混合工藝中的主要技術(shù)問(wèn)題：氧化還原反應、溶解、乳化作用、載體的質(zhì)量、抗氧化技術(shù)、變色問(wèn)題、均勻度問(wèn)題、能耗和效率、設備的不配套性等。
　　除了以上幾點(diǎn)，脂肪添加技術(shù)與液體原料添加技術(shù)也是預混合工藝的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
　　4 預混合工藝幾個(gè)基本技術(shù)問(wèn)題
　　4.1 氧化還原反應
　　4.1.1 氧化還原反應是飼料中發(fā)生的最多的化學(xué)反應，由于光照和溫度的影響可以避免和減少，因此金屬微量元素的氧化還原反應成就顯得更重要了。在堿性條件下Fe2+和Mn2+等可以自發(fā)的氧化為高價(jià)態(tài)，繼而氧化其他營(yíng)養素;I-和SeO32-可以直接反應生成I2，可再與其他營(yíng)養素反應，這些反應直接造成營(yíng)養素的失效和破壞。
　　4.1.2 金屬微量元素極快地催化脂肪的氧化，生成的脂質(zhì)過(guò)氧化物可以氧化破壞營(yíng)養素(脂肪、維生素、類(lèi)胡蘿卜素)和有生物活性的添加劑(藥物、酶制劑、微生態(tài)制劑)。
　　4.1.3 維生素K3中的亞硫酸鹽可以使維生素B1分解，使維生素B2還原失效;維生素C可以使維生素B12還原失效。
　　4.1.4 飼料及環(huán)境中的H2O、CO2、脂肪、類(lèi)脂、天然的維生素E(生育酚)、血紅素皆可以加速上述氧化還原反應。
　　4.2 水分和脂溶性物質(zhì)的溶劑化作用
　　4.2.1 水分的增加是化學(xué)反應增強的基礎。飼料中水分的分布是不均一的，一些“水分”分布在細胞內和化合物晶體內；一些“水分”分布在物料的表面;還有一些“水分”是潛在的，即化學(xué)反應“放出”的水。我們通常以“干燥失重”表示飼料產(chǎn)品的水分含量，這是被平均算出的含量，不能代表水分的活度(可遷移的水分)。即使是水分含量達標的物料，在混合時(shí)一樣可以發(fā)生溶劑化作用，促使反應的發(fā)生。至少物料表層的水分(與空氣相對濕度接近)是可以支持化學(xué)反應的發(fā)生，而由反應生成的水則加快了反應速度。
　　4.2.2 飼料中的脂溶性物質(zhì)：脂肪和類(lèi)脂也有“有機溶劑”的作用，至少有利于有機物發(fā)生化學(xué)反應。某些具有表面活性劑作用的原料(氯化膽堿、甜菜堿、磷脂)增加了體系的乳化作用。蛋白質(zhì)類(lèi)原料是世界上存在最廣泛的乳化劑，乳化作用將水和脂肪的“溶劑化”作用增強和擴大了。
　　4.2.3 由于“表面化學(xué)”的作用原理，任何飼料原料的表面自由能的改變都有利于在“低溶劑化”情況下發(fā)生化學(xué)反應。
　　4.2.4 水分和脂溶性物質(zhì)的“溶劑化”作用也有正面作用，如抗氧化劑的作用增強了，調味劑的作用增加了，一些靠氣相擴散的添加劑(防霉劑)擴散途徑增加了。
　　4.2.5 粉末狀的飼料原料，由于比表面積大，在空氣中容易吸收水分，表面被濕潤，這種性質(zhì)稱(chēng)為吸濕性。吸濕平衡時(shí)的相對濕度稱(chēng)為“臨界相對濕度”(CRH)，它是指大量吸濕時(shí)的相對濕度。一般的物料在相對濕度小于“臨界相對濕度”時(shí)吸濕少，反之則容易吸濕，物料的CRH值越大越不容易吸濕，反之亦然。在我國南方廣大地區生產(chǎn)環(huán)境的相對濕度都很大，由于粉碎、混合等過(guò)程使物料吸濕性增加，吸濕后的物料則亦發(fā)生各種化學(xué)反應。
　　4.3 均勻度問(wèn)題
　　參與混合的物料多為“粉末”，從物理藥學(xué)角度來(lái)看“粉末”屬于固—氣分散系，分散相是固體，分散介質(zhì)是氣體，主要是空氣。在設計固體物料混合工藝及其他工藝時(shí)，不僅要從化學(xué)方面保證產(chǎn)品的質(zhì)量，還應該掌握粉末的基本性質(zhì)和工藝過(guò)程中所表現出的性質(zhì)，至少需要了解粉末質(zhì)點(diǎn)的大小、形狀、粒度分布、表面特性、流動(dòng)性、壓縮性、填充性、孔隙性、吸濕性、電性、質(zhì)點(diǎn)間力、密度等，在產(chǎn)品的運輸、貯藏過(guò)程中也應了解粉末的一些基本性質(zhì)，這些性質(zhì)對提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品的均勻度都很重要。
　　4.3.1簡(jiǎn)單的說(shuō)，飼料的均勻度要合理才對，整體的均勻度提高，有利于提高飼料產(chǎn)品質(zhì)量，局部的均勻度提高，有利于各種化學(xué)反應的發(fā)生(甚至是物理反應：靜電的增強)。
　　4.3.2許多飼料企業(yè)“按照要求”多級預混，前幾級預混用的卻是性能和效率都很低的各種小型預混設備。
　　4.3.3藥物性添加劑不但要考慮制劑的均勻度，還要考慮應用時(shí)候的均勻度和制劑的穩定性。
　　4.3.4有生物活性的酶制劑、小肽類(lèi)添加劑、微生態(tài)制劑更多的要考慮其在飼料中“均勻”分布時(shí)的穩定性，通常認為它們的添加量較少而放在預混料中的做法是錯誤的。因為在高濃度的化學(xué)物質(zhì)存在下，上述添加劑是不穩定的。
　　4.4 變色問(wèn)題
　　4.4.1 預混料變色是很普遍的問(wèn)題，多半是由于飼料添加劑的雜質(zhì)、水分偏高，載體或原料中碳酸鹽偏高、堿性物料使用或添加方式不當所引起的。
　　4.4.2 硫酸銅多以五結晶水的硫酸銅為主，由于五水硫酸銅晶體表面會(huì )有游離水存在，經(jīng)常有化驗人員在化驗過(guò)程中，稱(chēng)量硫酸銅樣品時(shí)“等待”其游離水的揮發(fā)以求天平的 “讀數穩定”，這樣操作的結果銅含量容易“合格”，而在生產(chǎn)時(shí)游離的水分沒(méi)有除去，可以促進(jìn)溶解和發(fā)生一系列的反應并使物料變色。
　　4.4.3 飼料級硫酸亞鐵，多是由鈦***生產(chǎn)的下腳料，不經(jīng)過(guò)“凈化”工藝直接干燥而成，其中殘留的硫酸氧鈦成為了變色的基礎，飼料中Fe3+是預混料變色的主要因素。
　　4.4.4 飼料級的硫酸鋅是按照化工標準制備的，為了除去鐵使產(chǎn)品更“靚”，普遍采用過(guò)氧化氫除鐵工藝，由于過(guò)氧化氫的加入是過(guò)量的，最終產(chǎn)品中有殘留的過(guò)氧化氫，一方面給飼料體系帶來(lái)了較強的氧化劑，另一方面過(guò)氧化氫與硫酸氧鈦反應會(huì )生成有色物質(zhì)。
　　4.4.5 若干年前使用碘化鉀作碘源(現在大都改用碘酸鈣或碘酸鉀，依然有少數企業(yè)在使用碘化鉀)的同時(shí)，使用亞硒酸鈉作硒源，配料時(shí)又認為二者“同系”直接預混，二者發(fā)生氧化還原反應(碘化鉀中碘離子也可以和Fe3+、Cu2+發(fā)生反應)。生成的I2升華和鹵代反應直接可見(jiàn)，硒被還原形成的“紅硒”直接可見(jiàn)。此外亦由于還原糖的添加工藝不當導致其與亞硒酸鈉反應也會(huì )使之還原。此舉也給“有機硒”帶來(lái)了市場(chǎng)。
　　4.4.6 微量元素預混劑的載體選用不當是該預混劑變色的主要原因，有人用碳酸鈣或含有碳酸鹽的“沸石粉”作載體，“顯酸性的”硫酸鹽與碳酸鹽反應，Fe2+和Mn2+在堿性條件下氧化呈現黃或棕色，生成的水則加速反應。
　　4.5 載體問(wèn)題
　　4.5.1 一直有人熱衷于討論“載體”和“稀釋劑”(分散劑)的問(wèn)題，事實(shí)上真正作為“承載”方式的應用，在添加劑生產(chǎn)中是常見(jiàn)的。物料以液體形式粘附于“載體”的表面或內部，或者以物理化學(xué)的方式吸附在“載體”上，干燥后物料以固體或半固體存在于載體中的分布比例變化不大。在飼料預混劑(料)的生產(chǎn)中很少見(jiàn)，而在濃縮料、配合飼料的生產(chǎn)工藝中，由于脂肪的添加，維生素、酶制劑后噴涂工藝的應用，飼料原料及飼料本身均以載體的“身份”出現，所以可以認為飼料預混工藝用到載體，實(shí)際上是起到分散劑、稀釋劑、防結塊劑的作用。
　　4.5.2 在預混合工藝中原料之間經(jīng)常是互為“載體”的，這就增加了原料之間的反應性，用量上較少的“載體”物質(zhì)又要考慮化學(xué)穩定性、容重(密度)、顏色、灰分、成本的因素，許多人都擔心載體的“水分”而忽略載體的氧化性，載體的選用的原則：硅酸鹽類(lèi)、淀粉類(lèi)、低脂肪類(lèi)、高纖維類(lèi)、氨基酸類(lèi)等添加劑。
　　4.5.3 企業(yè)自用的預混劑(料)載體，應以產(chǎn)品的穩定性為主，相對忽略產(chǎn)品密度、成本、色澤的因素。以各種應用對象的預混劑(料)為例，建議采用沸石粉、“標準次粉”(不用蛋白較高的麩皮型次粉)、磷酸氫鈣、白炭黑、滑石粉、氨基酸作“載體”。
　　4.5.4 外售兼自用的預混劑(料)載體，應在以產(chǎn)品質(zhì)量穩定為主的前提下，考慮應用對象、成本、容重、色澤等商品性因素;建議采用沸石粉與淀粉、稻殼粉、玉米芯粉、豆皮粉、處理的全籽粒的玉米、小麥搭配使用。不建議用脫脂米糠、玉米胚芽粕、米糠、魚(yú)粉等脂肪含量高易于氧化的物(原)料做載體，不建議用堿性強的碳酸鈣、“含碳酸鹽高的沸石粉”、吸附性較強有離子交換性質(zhì)的膨潤土做載體。
　　4.5.5 載體的預處理：生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)常會(huì )因為載體的粒度、水分、色澤、“吸附能力”等問(wèn)題對載體進(jìn)行選擇和預處理。粒度的選擇應考慮接近主原料的粒度為好，往往做不到的原因是有機載體粒度偏大而無(wú)機載體粒度偏小;由于飼料企業(yè)用的粉碎機不適于載體的“再加工”，用戶(hù)一般都是要求供應商把有機載體粉碎的再細一些，而不要求無(wú)機載體的供應商把產(chǎn)品做得粗一些，這時(shí)把主原料的粒度做得細一些是有意義的。
　　由于礦物性載體的品種、地質(zhì)原因，含鐵量、化學(xué)結構及氧化程度會(huì )導致每批原料的外觀(guān)有差異，可以直接混合不同批次的載體以求得色澤一致。
　　硅膠類(lèi)載體(白炭黑)的容重差異很大(160——250g/L)，用粉碎方法得到的目數很大的產(chǎn)品含鐵量也在增加，影響產(chǎn)品的質(zhì)量且容重不會(huì )降低。選擇時(shí)容重和粒度要兼容。
　　水分是經(jīng)常被重視的問(wèn)題，試圖烘干的方法不值得提倡，有機載體如稻殼粉(統糠)烘干時(shí)，既消耗了熱能也引發(fā)了脂肪氧化。比較好的辦法是進(jìn)行水分與質(zhì)量關(guān)系的試驗，或者測定載體的水分活度，具體的分析水分的影響程度，不要有“恐水癥”。載體的“吸附能力”不需要考慮，除非是要利用化學(xué)的、物理化學(xué)的吸附原理，在分(離)子水平上承載物料。
　　4.6 能耗、效率和設備的不配套性
　　4.6.1 目前飼料企業(yè)直接用于“混合”工藝本身的設備，能耗是可以接受的，而企業(yè)往往期盼通過(guò)“主”混合器一次性的提高生產(chǎn)效率(人工、電耗/單位時(shí)間)。大多數的工藝流程設計是以物料物理特性為主的，基本不考慮混合過(guò)程可能發(fā)生的化學(xué)反應，在提高了機械化、自動(dòng)化加工能力的同時(shí)忽略了質(zhì)量問(wèn)題。在這個(gè)基礎上進(jìn)行整改企業(yè)會(huì )感到加工成本在上升、效率在下降，至少是“麻煩了”，甚至生產(chǎn)部門(mén)不愿意接受“科學(xué)的工藝流程”。
　　4.6.2 企業(yè)往往根據上級主管部門(mén)的“要求”，設計二級或多級預混的工藝，而第一級的預混只有量變沒(méi)有質(zhì)變。所用的混合機械以“無(wú)重力”式為主，對于需要剪切力較大的混合工藝就無(wú)能為力，事實(shí)上裝載量較多的混合機要比裝載量少的好用且效率高。飼料企業(yè)在設計預混工藝應借鑒食品、藥品生產(chǎn)的經(jīng)驗，配套性使用食品、藥物生產(chǎn)設備(粉碎、混合、分散、液態(tài)物添加等)。
　　4.7 抗氧化技術(shù)
　　4.7.1 飼料的抗氧化生產(chǎn)技術(shù)是貫穿整個(gè)過(guò)程的(配方、原料采購、工藝、貯藏、返工、客戶(hù)控制能力)。
　　4.7.2 大原料的采購控制，除了價(jià)格、付款方式外，最重要的是質(zhì)量。大原料不可能沒(méi)有瑕疵，最大的瑕疵就是氧化程度，因為它是可變化的因素，至少要對原料的氧化程度心中有數，這將對以后的飼料生產(chǎn)工藝產(chǎn)生影響。
　　4.7.3 可以通過(guò)工藝(及配方)的改進(jìn)預防和糾正氧化的發(fā)生。
　　4.7.4 抗氧化劑的使用問(wèn)題：筆者認為飼料抗氧化劑的概念是從食品化學(xué)“移植”來(lái)的，食品抗氧化的策略是以“防”為主(不是去消除氧化物質(zhì)和氧化產(chǎn)物)，飼料抗氧化的策略要“預防”+“糾正”。
　　4.7.5 飼料抗氧化劑的特點(diǎn)：一是少用比多用好;二是復合型比單一的好;三是有清除氧化產(chǎn)物負面作用的能力。
　　4.8 液體原料的添加技術(shù)
　　液體原料主要是脂肪類(lèi)(含類(lèi)脂)、羥基蛋氨酸(MHA)、氯化膽堿、酶制劑、維生素、調味劑等。由于現有的飼料混合機多為“無(wú)重力式”混合，剪切力較差，工藝上多設計成將物料“干混”后再?lài)娙胍后w原料。這時(shí)應考慮物料的“極性”，極性大的、水溶性的原料如氯化膽堿、糖蜜應優(yōu)先接觸大分子的有親水基團的淀粉類(lèi)原料。分子間的氫鍵力、“恒沸”效應可以減少水分的影響;極性小的、脂溶性的原料如脂肪類(lèi)、香味劑應優(yōu)先接觸蛋白類(lèi)原料，非極性親和力可以避免其均勻擴散。后噴涂脂肪、酶制劑、維生素、調味劑的工藝主要是避開(kāi)熱加工的氧化損失、鈍化作用和揮發(fā)損失，目前所用的噴涂設備是可以滿(mǎn)足工藝要求的，而關(guān)鍵問(wèn)題是承載液體原料的物料(飼料)處于氧化的程度，如果是處于氧化的“引發(fā)、延伸”階段，將對所噴涂物料造成嚴重損失，可以說(shuō)噴涂設備是過(guò)關(guān)的，而應用“背景”(承載基質(zhì))不合格造成工藝效果(質(zhì)量)不良。