【筆記】第四部分：飼料生產(chǎn)

29625248 · 發(fā)表于 2016-9-28 15:25:03

飼料生產(chǎn)是將不同物理特性和營(yíng)養(yǎng)含量的原料混合成為動(dòng)物維持和生長(zhǎng)提供合適營(yíng)養(yǎng)水平的飼料的過(guò)程。加工過(guò)程可簡(jiǎn)化為將原料粉碎、稱重、混合來(lái)制造一種粉狀飼料，或復(fù)雜點(diǎn)為粉碎、稱重、混合、調(diào)質(zhì)、制粒、制粒后液體使用。飼料可以在造價(jià)數(shù)百萬(wàn)美元的自動(dòng)飼料加工廠或由拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)的粉碎混合機(jī)的農(nóng)場(chǎng)加工生產(chǎn)。不管飼料加工廠的設(shè)計(jì)及規(guī)模，要想生產(chǎn)高質(zhì)量的飼料所有設(shè)備必須恬當(dāng)設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)。新型自動(dòng)化飼料加工廠的主要優(yōu)點(diǎn)是其對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的捕捉和分析能力、不同生產(chǎn)過(guò)程的效率控制、為原料和成品提供可追溯性?，F(xiàn)代飼料加工廠設(shè)計(jì)成自動(dòng)系統(tǒng)，每個(gè)生產(chǎn)班次僅需要3-4位員工即可。另外，自動(dòng)系統(tǒng)還可追溯每一生產(chǎn)過(guò)程中原料和成品。這種追溯性包括原料的最初接收點(diǎn)至成品的裝載和農(nóng)場(chǎng)運(yùn)輸整個(gè)過(guò)程。加工過(guò)程中，自動(dòng)系統(tǒng)可捕捉、分析、報(bào)告數(shù)據(jù)供系統(tǒng)使用，或通過(guò)數(shù)據(jù)傳送協(xié)議與銷售、財(cái)務(wù)部門分享。這些數(shù)據(jù)還可作為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)未來(lái)工藝參數(shù)、執(zhí)行控制點(diǎn)、跟蹤加工過(guò)程改變作指示。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程及最終成品的數(shù)據(jù)的有效收集、分析、產(chǎn)生報(bào)告的能力，是以最低可能飼料成本實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化動(dòng)物生長(zhǎng)性能的關(guān)鍵。

一、飼料加工廠的設(shè)計(jì)

美國(guó)飼料加工廠設(shè)計(jì)中占主導(dǎo)地位的是分批處理前磨碎，如下圖3，具體為先將谷物磨碎且保存于分批稱量秤上。這種類型的飼料加工廠主要適用于使用單一谷物原料，過(guò)去如來(lái)源豐富價(jià)格合理的玉米。與這種設(shè)計(jì)相比的是，在世界其它地方部分飼料加工廠設(shè)計(jì)為先磨碎谷物、蛋白質(zhì)來(lái)源、副產(chǎn)物原料，如下圖4。這種分批后磨碎允許營(yíng)養(yǎng)家添加不同顆粒大小的副產(chǎn)物原料，還可以允許營(yíng)養(yǎng)師添加多種谷物原料，而不需要經(jīng)過(guò)多重磨碎系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)是其生產(chǎn)的飼料混合均勻度更高、制粒效果更好、降低了顆粒飼料的含粉率。

當(dāng)飼料加工廠配方中使用了高比例的副產(chǎn)物，則需要對(duì)每一種原料配備多個(gè)存儲(chǔ)倉(cāng)。因?yàn)檫@種副產(chǎn)物容易結(jié)塊，磨碎后的流動(dòng)性也不如玉米和豆粕。飼料加工廠需設(shè)計(jì)的原料存儲(chǔ)倉(cāng)數(shù)量取決于飼料配方中所使用的副產(chǎn)物、谷物的類型和數(shù)量。為了防止結(jié)塊和保持原料新鮮，飼料加工廠設(shè)計(jì)時(shí)還需實(shí)現(xiàn)對(duì)原料倉(cāng)的旋轉(zhuǎn)、清空、清潔功能。

滾式或錘式粉碎機(jī)安裝時(shí)應(yīng)依據(jù)谷物類型及日糧中谷物的目標(biāo)粉碎顆粒大小。生產(chǎn)顆粒飼料需安裝鍋爐和蒸汽系統(tǒng)、制粒機(jī)、顆粒冷卻器及制粒后施液系統(tǒng)。

飼料加工廠應(yīng)至少為每一種成品或藥物配備一個(gè)存儲(chǔ)倉(cāng)。成品倉(cāng)的不足加大了換批、制粒時(shí)飼料轉(zhuǎn)換數(shù)量，降低了生產(chǎn)和運(yùn)輸效率。飼料加工廠的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足未來(lái)擴(kuò)大及可靈活安裝更高技術(shù)設(shè)備的需求。缺乏快速改變能力的飼料加工廠將限制其快速利用成本節(jié)約機(jī)會(huì)來(lái)降低飼料生產(chǎn)總成本或改善動(dòng)物生長(zhǎng)性能。

二、顆粒大小下降

飼料加工廠一般都會(huì)對(duì)谷物顆粒進(jìn)行粉碎，而其它原料如豆粕、提出物、干酒糟、小麥副產(chǎn)物等則一般由供應(yīng)商負(fù)責(zé)粉碎。Owens等（1994）指出顆粒大小下降的主要原因?yàn)椋?/font>

（1）增加了飼料消化時(shí)的接觸面積；

（2）提高了某些原料處理容易度；

（3）改善了原料的混合特性；

（4）改善了制粒效率和顆粒質(zhì)量。

研究者在動(dòng)物生產(chǎn)、動(dòng)物健康、生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上繼續(xù)研究豬飼料的最佳顆粒大小。

使用滾式或錘式粉碎機(jī)可完成顆粒大小的降低。每種設(shè)備均有其優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)，因此在選擇粉碎機(jī)時(shí)應(yīng)考慮充分。粉碎機(jī)的選擇應(yīng)建立在配方預(yù)期的原料、目標(biāo)顆粒大小、成品的最終形式（粉狀或顆粒）的基礎(chǔ)上。生產(chǎn)者還應(yīng)考慮每種粉碎機(jī)的操作成本（電力、人力、維修）和資金投入。雙滾式粉碎機(jī)可高效地將非纖維原料粉碎至500微米大小。錘式粉碎機(jī)若大小合適且配備正確的空氣輔助系統(tǒng)可將原料粉碎至400微米以下。

相比與人力、設(shè)備、操作成本，原料粉碎顆粒大小下降所增加的電力成本是很小。飼料顆粒大小下降所帶來(lái)的飼料效率的改善，表現(xiàn)為降低了飼料消耗量，為一種積極的投資回報(bào)。降低飼料顆粒大小的成本取決于目標(biāo)顆粒大小、設(shè)備類型（滾式或錘式粉碎機(jī)）、原料。粉碎成本與顆粒大小成反比，顆粒大小越低成本越高。所增加的成本主要表現(xiàn)為電力、錘篩、滾筒。

三、錘式粉碎機(jī)

錘式粉碎機(jī)可通過(guò)提高錘子移動(dòng)速度、縮小錘篩間隙來(lái)實(shí)現(xiàn)顆粒大小的下降。同時(shí)降低顆粒的流速，直至其顆粒大小可完全通過(guò)篩孔為止。原料的水分、纖維含量、遺傳多樣性對(duì)錘式粉碎機(jī)的粉碎效果影響較小，相比與滾式粉碎機(jī)。錘式粉碎機(jī)生產(chǎn)的成品中顆粒大小變異較大，尤其是使用大錘篩時(shí)。錘式粉碎機(jī)一周內(nèi)需要很小的維護(hù)和監(jiān)控，就可以獲得顆粒大小的持續(xù)穩(wěn)定。獲得目標(biāo)顆粒大小的錘式粉碎機(jī)安裝時(shí)需考慮的因素有：錘子的數(shù)量、錘子設(shè)置（粗或細(xì)）、錘尖速度、篩孔大小。Heiman（2005）報(bào)道在保持篩孔大小不變的情況下，增加錘式粉碎機(jī)的錘尖速度可降低粉碎后顆粒大小，見(jiàn)下表5。

如果飼料加工的目標(biāo)顆粒大小低于500微米，則需要對(duì)錘式粉碎機(jī)作定期檢查。根據(jù)粉碎機(jī)投料口的投料速率及相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)的電流可反應(yīng)粉碎機(jī)的粉碎效率。當(dāng)錘子和錘篩是新的時(shí)候，錘式粉碎機(jī)的效率最高。之后隨著錘篩直角邊緣及錘子角慢慢變圓，錘式粉碎機(jī)的生產(chǎn)效率慢慢降低，電力成本也會(huì)慢慢增加。Anderson（2010）報(bào)道，將錘式粉碎機(jī)的維護(hù)成本提高2.5倍可將粉碎每噸原料的電耗量降低24%。

四、滾式粉碎機(jī)

滾式粉碎機(jī)通過(guò)一對(duì)平行滾筒來(lái)粉碎原料。原料粉碎的顆粒大小由滾筒間的距離、滾筒表面皺狀數(shù)量、皺狀盤旋、兩個(gè)滾筒旋轉(zhuǎn)速度差異決定。Groesbeck等（2003）報(bào)道，當(dāng)玉米粉碎前顆粒大小503-1235 微米時(shí)，經(jīng)滾式粉碎機(jī)粉碎后顆粒大小變異較小（Sgw1.83-2.03 ）。相反，當(dāng)玉米粉碎前顆粒大小390-980微米時(shí)，經(jīng)錘式粉碎機(jī)粉碎后顆粒大小變異較大（Sgw2012-2.52 ）。相比與錘式粉碎機(jī)，當(dāng)兩種粉碎機(jī)粉碎后顆粒大小相似且功率相似情況下，滾式粉碎機(jī)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是其每小時(shí)產(chǎn)量提高15%-40%。

五、顆粒大小下降對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能的影響

上表6列出了許多研究，報(bào)道降低豬飼料中谷物的粉碎顆粒大小的好處。顆粒大小降低對(duì)飼料效率的積極作用必須與其對(duì)動(dòng)物健康帶來(lái)的任何消極影響相平衡，尤其是對(duì)于有遺傳性腸潰瘍的動(dòng)物。配備有合適大小的錘式粉碎機(jī)的飼料加工廠基礎(chǔ)都可實(shí)現(xiàn)平均顆粒大小小于400微米，這樣才改善制粒質(zhì)量和飼料效率。Ohh等（1983）一級(jí)粉碎玉米和高粱可提高斷奶豬的飼料效率。Healey等（1994）當(dāng)玉米顆粒大小由1000微米下降為500微米時(shí)可提高斷奶豬的飼料效率；但其在同年還發(fā)現(xiàn)當(dāng)顆粒大小為300微米時(shí)對(duì)豬胃粘膜的負(fù)面影響。Mavromichalis等（2000）報(bào)道，當(dāng)小麥顆粒大小由1380微米降至387微米時(shí)，可改善斷奶豬的飼料效率。Wondra等（1995）報(bào)道將玉米的顆粒大小由1000微米降至400微米，可使飼料增重比改善8%。Mavromichalis等（2000）報(bào)道，將小麥顆粒大小由1288微米降到628微米時(shí)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其對(duì)育肥豬生長(zhǎng)性能的影響，但進(jìn)一步將小麥顆粒大小由614微米降至406微米時(shí)，發(fā)現(xiàn)了飼料效率提高了3%。Goodband等（2002）對(duì)55-110kg豬，當(dāng)飼料顆粒大小由400-1200微米時(shí)對(duì)豬預(yù)期飼料效率的影響進(jìn)行了回歸分析，見(jiàn)下圖5。

Fastinger等（2003）報(bào)道，降低豆粕的顆粒大小可提高氨基酸的消化率，且當(dāng)顆粒大小由900微米降至600微米時(shí)，消化率最高。Lawrence等（2003）報(bào)道，降低浸提法或壓榨法生產(chǎn)的豆粕顆粒大小對(duì)斷奶仔豬平均日增重、飼料效率均沒(méi)有影響。Traylor等（2005）也觀察到了相似的結(jié)果，降低肉骨粉的顆粒大小對(duì)豬飼料效率、磷利用率均沒(méi)有影響，見(jiàn)下表7。降低蛋白來(lái)源飼料原料顆粒大小表現(xiàn)出來(lái)的效果與降低谷物原料顆粒大小的效果不一樣。營(yíng)養(yǎng)家、獸醫(yī)、飼料加工廠經(jīng)理必須為單個(gè)生產(chǎn)單位選擇最佳的顆粒大小，且建立在對(duì)動(dòng)物健康、遺傳、生產(chǎn)狀態(tài)（母豬、保育豬、生長(zhǎng)育肥豬）、電力成本、資金投入及日糧形式（粉狀或粒狀）綜合考慮的基礎(chǔ)之上。