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飼料預(yù)混合工藝的問(wèn)題及對(duì)策

   日期:2017-01-25     瀏覽:445    評(píng)論:0    
核心提示: 核心提示:由于國(guó)內(nèi)各種體制的飼料生產(chǎn)企業(yè)中,基本沒(méi)有針對(duì)飼料預(yù)混合工藝的研究、管理,導(dǎo)致了以機(jī)械設(shè)備為工藝設(shè)計(jì)核心的普遍現(xiàn),即

 核心提示:由于國(guó)內(nèi)各種體制的飼料生產(chǎn)企業(yè)中,基本沒(méi)有針對(duì)飼料預(yù)混合工藝的研究、管理,導(dǎo)致了以機(jī)械設(shè)備為工藝設(shè)計(jì)核心的普遍現(xiàn),即在技術(shù)管理環(huán)節(jié)缺失了“混合工藝管理”這一重要環(huán)節(jié)。由此造成了物料之間發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng),營(yíng)養(yǎng)素被破壞,飼料的質(zhì)量下降,成本提高。

  隨著我國(guó)飼料工業(yè)的發(fā)展,飼料的產(chǎn)量在逐年增加,飼料機(jī)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(guó)內(nèi)各種體制的飼料生產(chǎn)企業(yè)中,基本沒(méi)有針對(duì)飼料預(yù)混合工藝的研究、管理,導(dǎo)致了以機(jī)械設(shè)備為工藝設(shè)計(jì)核心的普遍現(xiàn),即在技術(shù)管理環(huán)節(jié)缺失了“混合工藝管理”這一重要環(huán)節(jié)。由此造成了物料之間發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng),營(yíng)養(yǎng)素被破壞,飼料的質(zhì)量下降,成本提高。目前這一現(xiàn)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(yīng)包括“預(yù)混合工藝”和“制粒工藝”、“大原料預(yù)加工”三個(gè)部分。由于制粒過(guò)程受機(jī)械設(shè)備的影響比較大,人們對(duì)設(shè)備與原料屬性以及專業(yè)化加工研究比較多也比較深入,專業(yè)文獻(xiàn)多偏重于設(shè)備的研究和應(yīng)用。許多飼料企業(yè)均以飼料設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)計(jì)理念為“工藝”基礎(chǔ)。如:“先干混,再濕混”,長(zhǎng)此下去造成了飼料生產(chǎn)的不便利性;飼料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(jié);企業(yè)的生產(chǎn)部門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)卻一直有著嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制度。

  1 何謂“工藝”

  工藝是設(shè)備和技術(shù)的結(jié)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(shè)備的合理性和利用率。

  當(dāng)“營(yíng)養(yǎng)配方”轉(zhuǎn)換為“生產(chǎn)配方”后,真正可執(zhí)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(xiàng):

 ?、俦3峙浞降挠行裕l(fā)揮各種營(yíng)養(yǎng)素和添加劑的正面組合效應(yīng),提高產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)的效價(jià)。

 ?、谙捅苊馀湮榻?,保護(hù)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(guī)格、化學(xué)形式、物理性狀,選擇適宜的設(shè)備,提高設(shè)備和過(guò)程控制的合理性。

  3 預(yù)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(yǎng)物質(zhì)!

  最大限度地“掩蔽”(我們將物理手段稱之為“屏蔽”,將化學(xué)手段稱之為“掩蔽”)金屬微量元素(無(wú)機(jī)),防止其發(fā)生直接或間接的破壞作用。飼料是最不“規(guī)范”的混合型產(chǎn)品,在制藥工業(yè)和食品工業(yè)都會(huì)謹(jǐn)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(fù)面影響,最大限度地保護(hù)成本較高的、有生物活性的營(yíng)養(yǎng)素和添加劑,保持或不降低產(chǎn)品的效價(jià)。合理的應(yīng)用有機(jī)微量元素(復(fù)合預(yù)混劑和單一的添加劑)至少可以在混合工藝上免除預(yù)處理、添加順序、過(guò)程控制的復(fù)雜性,這些預(yù)先穩(wěn)定化的金屬微量元素可以大大減少對(duì)飼料中其它養(yǎng)分的破壞,有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量。

  預(yù)混合工藝中的主要技術(shù)問(wèn)題:氧化還原反應(yīng)、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(shè)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(yù)混合工藝的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

  4 預(yù)混合工藝幾個(gè)基本技術(shù)問(wèn)題

  4.1 氧化還原反應(yīng)

  4.1.1 氧化還原反應(yīng)是飼料中發(fā)生的最多的化學(xué)反應(yīng),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(yīng)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(yǎng)素;I-和SeO32-可以直接反應(yīng)生成I2,可再與其他營(yíng)養(yǎng)素反應(yīng),這些反應(yīng)直接造成營(yíng)養(yǎng)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(yǎng)素(脂肪、維生素、類胡蘿卜素)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(yīng)。

  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(yīng)增強(qiáng)的基礎(chǔ)。飼料中水分的分布是不均一的,一些“水分”分布在細(xì)胞內(nèi)和化合物晶體內(nèi);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(yīng)“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(dá)標(biāo)的物料,在混合時(shí)一樣可以發(fā)生溶劑化作用,促使反應(yīng)的發(fā)生。至少物料表層的水分(與空氣相對(duì)濕度接近)是可以支持化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生,而由反應(yīng)生成的水則加快了反應(yīng)速度。

  4.2.2 飼料中的脂溶性物質(zhì):脂肪和類脂也有“有機(jī)溶劑”的作用,至少有利于有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。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(qiáng)和擴(kuò)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(yīng)。

  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(qiáng)了,調(diào)味劑的作用增加了,一些靠氣相擴(kuò)散的添加劑(防霉劑)擴(kuò)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(rùn),這種性質(zhì)稱為吸濕性。吸濕平衡時(shí)的相對(duì)濕度稱為“臨界相對(duì)濕度”(CRH),它是指大量吸濕時(shí)的相對(duì)濕度。一般的物料在相對(duì)濕度小于“臨界相對(duì)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(guó)南方廣大地區(qū)生產(chǎn)環(huán)境的相對(duì)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(yīng)。

  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(shè)計(jì)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(yīng)該掌握粉末的基本性質(zhì)和工藝過(guò)程中所表現(xiàn)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(yùn)輸、貯藏過(guò)程中也應(yīng)了解粉末的一些基本性質(zhì),這些性質(zhì)對(duì)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(duì),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(yīng)的發(fā)生(甚至是物理反應(yīng):靜電的增強(qiáng))。

  4.3.2許多飼料企業(yè)“按照要求”多級(jí)預(yù)混,前幾級(jí)預(yù)混用的卻是性能和效率都很低的各種小型預(yù)混設(shè)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(yīng)用時(shí)候的均勻度和制劑的穩(wěn)定性。

  4.3.4有生物活性的酶制劑、小肽類添加劑、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(wěn)定性,通常認(rèn)為它們的添加量較少而放在預(yù)混料中的做法是錯(cuò)誤的。因?yàn)樵诟邼舛鹊幕瘜W(xué)物質(zhì)存在下,上述添加劑是不穩(wěn)定的。

  4.4 變色問(wèn)題

  4.4.1 預(yù)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(dāng)所引起的。

  4.4.2 硫酸銅多以五結(jié)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(yàn)人員在化驗(yàn)過(guò)程中,稱量硫酸銅樣品時(shí)“等待”其游離水的揮發(fā)以求天平的 “讀數(shù)穩(wěn)定”,這樣操作的結(jié)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(yīng)并使物料變色。

  4.4.3 飼料級(jí)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(chǔ),飼料中Fe3+是預(yù)混料變色的主要因素。

  4.4.4 飼料級(jí)的硫酸鋅是按照化工標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)的氧化劑,另一方面過(guò)氧化氫與硫酸氧鈦反應(yīng)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(xiàn)在大都改用碘酸鈣或碘酸鉀,依然有少數(shù)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(rèn)為二者“同系”直接預(yù)混,二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)(碘化鉀中碘離子也可以和Fe3+、Cu2+發(fā)生反應(yīng))。生成的I2升華和鹵代反應(yīng)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(dāng)導(dǎo)致其與亞硒酸鈉反應(yīng)也會(huì)使之還原。此舉也給“有機(jī)硒”帶來(lái)了市場(chǎng)。

  4.4.6 微量元素預(yù)混劑的載體選用不當(dāng)是該預(yù)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(yīng),F(xiàn)e2+和Mn2+在堿性條件下氧化呈現(xiàn)黃或棕色,生成的水則加速反應(yīng)。

  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(yīng)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(nèi)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(yù)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(yīng)用,飼料原料及飼料本身均以載體的“身份”出現(xiàn),所以可以認(rèn)為飼料預(yù)混工藝用到載體,實(shí)際上是起到分散劑、稀釋劑、防結(jié)塊劑的作用。

  4.5.2 在預(yù)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(yīng)性,用量上較少的“載體”物質(zhì)又要考慮化學(xué)穩(wěn)定性、容重(密度)、顏色、灰分、成本的因素,許多人都擔(dān)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、淀粉類、低脂肪類、高纖維類、氨基酸類等添加劑。

  4.5.3 企業(yè)自用的預(yù)混劑(料)載體,應(yīng)以產(chǎn)品的穩(wěn)定性為主,相對(duì)忽略產(chǎn)品密度、成本、色澤的因素。以各種應(yīng)用對(duì)象的預(yù)混劑(料)為例,建議采用沸石粉、“標(biāo)準(zhǔn)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(yù)混劑(料)載體,應(yīng)在以產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定為主的前提下,考慮應(yīng)用對(duì)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(qiáng)的碳酸鈣、“含碳酸鹽高的沸石粉”、吸附性較強(qiáng)有離子交換性質(zhì)的膨潤(rùn)土做載體。

  4.5.5 載體的預(yù)處理:生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)常會(huì)因?yàn)檩d體的粒度、水分、色澤、“吸附能力”等問(wèn)題對(duì)載體進(jìn)行選擇和預(yù)處理。粒度的選擇應(yīng)考慮接近主原料的粒度為好,往往做不到的原因是有機(jī)載體粒度偏大而無(wú)機(jī)載體粒度偏小;由于飼料企業(yè)用的粉碎機(jī)不適于載體的“再加工”,用戶一般都是要求供應(yīng)商把有機(jī)載體粉碎的再細(xì)一些,而不要求無(wú)機(jī)載體的供應(yīng)商把產(chǎn)品做得粗一些,這時(shí)把主原料的粒度做得細(xì)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(jié)構(gòu)及氧化程度會(huì)導(dǎo)致每批原料的外觀有差異,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(shù)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(jī)載體如稻殼粉(統(tǒng)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(yàn),或者測(cè)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(shè)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(shè)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(shù)的工藝流程設(shè)計(jì)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(yīng),在提高了機(jī)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(chǔ)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)部門不愿意接受“科學(xué)的工藝流程”。

  4.6.2 企業(yè)往往根據(jù)上級(jí)主管部門的“要求”,設(shè)計(jì)二級(jí)或多級(jí)預(yù)混的工藝,而第一級(jí)的預(yù)混只有量變沒(méi)有質(zhì)變。所用的混合機(jī)械以“無(wú)重力”式為主,對(duì)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(jī)要比裝載量少的好用且效率高。飼料企業(yè)在設(shè)計(jì)預(yù)混工藝應(yīng)借鑒食品、藥品生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn),配套性使用食品、藥物生產(chǎn)設(shè)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(gòu)、工藝、貯藏、返工、客戶控制能力)。

  4.7.2 大原料的采購(gòu)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?yàn)樗强勺兓囊蛩兀辽僖獙?duì)原料的氧化程度心中有數(shù),這將對(duì)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(yù)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(rèn)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(yù)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(fù)合型比單一的好;三是有清除氧化產(chǎn)物負(fù)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(含類脂)、羥基蛋氨酸(MHA)、氯化膽堿、酶制劑、維生素、調(diào)味劑等。由于現(xiàn)有的飼料混合機(jī)多為“無(wú)重力式”混合,剪切力較差,工藝上多設(shè)計(jì)成將物料“干混”后再噴入液體原料。這時(shí)應(yīng)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(yīng)優(yōu)先接觸大分子的有親水基團(tuán)的淀粉類原料。分子間的氫鍵力、“恒沸”效應(yīng)可以減少水分的影響;極性小的、脂溶性的原料如脂肪類、香味劑應(yīng)優(yōu)先接觸蛋白類原料,非極性親和力可以避免其均勻擴(kuò)散。后噴涂脂肪、酶制劑、維生素、調(diào)味劑的工藝主要是避開熱加工的氧化損失、鈍化作用和揮發(fā)損失,目前所用的噴涂設(shè)備是可以滿足工藝要求的,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(duì)所噴涂物料造成嚴(yán)重?fù)p失,可以說(shuō)噴涂設(shè)備是過(guò)關(guān)的,而應(yīng)用“背景”(承載基質(zhì))不合格造成工藝效果(質(zhì)量)不良。

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