楊德川 韓俊巍 孟展鵬

清潔粉狀飼料生產(chǎn)工藝及關(guān)鍵設(shè)備

楊德川 韓俊巍 孟展鵬

在畜禽飼料生產(chǎn)加工上，正在逐步應(yīng)用一種熱處理生產(chǎn)新技術(shù)，改進(jìn)和提高傳統(tǒng)的粉狀飼料加工工藝，已取得有效控制沙門氏菌和其它致病菌的功效，而且經(jīng)濟(jì)效益較好。利用這種熱處理新技術(shù)生產(chǎn)的禽畜粉狀“清潔”飼料，經(jīng)過(guò)大量飼用的實(shí)際生產(chǎn)考核實(shí)驗(yàn)證實(shí):具有更佳的飼養(yǎng)效果，其中包括家禽的更低死亡率和更佳繁殖率，以及豬的更好消化率和更少排泄物。需要特別指出的是:采用這種熱處理技術(shù)生產(chǎn)的粉狀飼料飼喂的蛋雞，可產(chǎn)出無(wú)沙門氏菌和其它致病菌的雞蛋，可以安全地生食，這對(duì)于保持這種傳統(tǒng)生活習(xí)慣的人們不啻是一個(gè)福音。

1 清潔粉狀飼料生產(chǎn)工藝過(guò)程

清潔粉料的生產(chǎn)工藝過(guò)程是熱處理過(guò)程，它是一個(gè)“由內(nèi)而外”保證衛(wèi)生的完整方法，根據(jù)衛(wèi)生處理過(guò)程使用設(shè)備的差異，一般可以有兩種流程：批次式和連續(xù)式。整個(gè)過(guò)程中水熱變化見(jiàn)圖1。

粉料連續(xù)生產(chǎn)基本可以分為以下三個(gè)步驟：

1.1 衛(wèi)生處理

在第一步中，配合后的粉料被喂料器定量喂入帶有熱甲的調(diào)質(zhì)器/保持器中，被蒸汽加熱并進(jìn)行殺菌處理。上層調(diào)質(zhì)器充分混合粉料和蒸汽，下層保持器確保粉料的調(diào)質(zhì)和滅菌時(shí)間。在調(diào)質(zhì)器中粉料的滅菌溫度控制在85～95℃，滅菌時(shí)間控制在2～6 min。

結(jié)果：沙門氏菌和有害霉菌被殺滅。

圖1 粉料連續(xù)批次生產(chǎn)過(guò)程中水熱變化

1.2 冷卻或干燥冷卻

第二步是對(duì)蒸汽殺菌后的粉狀飼料進(jìn)行無(wú)冷凝水形成和殘留極低的冷卻，冷卻和干燥分為兩部分，上層干燥通入熱風(fēng)，防止冷凝水的產(chǎn)生。下層冷卻使用經(jīng)過(guò)過(guò)濾的空氣。

結(jié)果：高度衛(wèi)生，不會(huì)發(fā)生粉料的再次污染。

1.3 混合均質(zhì)化

在第三步中，所有的物料被混合均質(zhì)化。如需要，熱敏添加劑可以以粉末或液態(tài)的形式添加。

結(jié)果：穩(wěn)定的高質(zhì)量粉狀飼料成品。

連續(xù)生產(chǎn)熱粉清潔飼料的流程見(jiàn)圖2。

圖2 粉料連續(xù)生產(chǎn)流程

粉碎混合完畢的粉料經(jīng)過(guò)喂料器喂入調(diào)質(zhì)系統(tǒng)，在調(diào)質(zhì)器內(nèi)經(jīng)過(guò)蒸汽調(diào)質(zhì)和滅菌后進(jìn)入烘干/冷卻器，先經(jīng)過(guò)烘干后排料進(jìn)入冷卻，達(dá)到設(shè)定冷卻溫度后，進(jìn)入刮板機(jī)和提升機(jī)，產(chǎn)品進(jìn)入成品倉(cāng)。經(jīng)過(guò)混合機(jī)均質(zhì)，加入液體或者熱敏性添加劑，混合后即可打包成品。

本流程既可以做到生產(chǎn)的連續(xù)性，又可以在不同配方和批次間切換。使用壓縮空氣清理和搜集上個(gè)批次的殘留，防止交叉污染。使用熱空氣清潔和干燥所有相關(guān)管道，調(diào)質(zhì)器熱甲保證在寒冷地區(qū)的應(yīng)用，防止冷凝水的產(chǎn)生。

粉料批次生產(chǎn)過(guò)程基本步驟同上，區(qū)別主要在于衛(wèi)生處理設(shè)備的不同。批次式采用可以直接通入蒸汽的混合機(jī)來(lái)達(dá)到對(duì)粉料進(jìn)行調(diào)制滅菌處理，見(jiàn)圖3。

圖3 批次式粉料熱處理生產(chǎn)流程

2 清潔粉料熱處理車間作業(yè)要求和特點(diǎn)

2.1 熱處理車間為單體建筑結(jié)構(gòu)，是個(gè)密閉作業(yè)車間，具有高清潔度的作業(yè)環(huán)境，實(shí)施嚴(yán)格管制人員和物品的進(jìn)出。工作人員進(jìn)入該車間時(shí)，必須穿防護(hù)工作服。該車間的設(shè)備由中心控制室的計(jì)算機(jī)操作，實(shí)施作業(yè)全程監(jiān)視和控制，無(wú)須有操作人員連續(xù)地在車間現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

2.2 為了確保熱處理作業(yè)環(huán)境具有高度的清潔度，進(jìn)入該車間設(shè)備內(nèi)的空氣需進(jìn)行過(guò)濾和臭氧消毒。進(jìn)氣在輸入作業(yè)工作區(qū)位之前，先經(jīng)過(guò)臭氧輻照系統(tǒng)凈化處理，并將稀釋的臭氧，送入熱處理車間的各個(gè)工作室。

2.3 粉狀飼料熱處理是在特制的調(diào)質(zhì)器/保持器或混合機(jī)內(nèi)，利用蒸汽加熱進(jìn)行調(diào)質(zhì)和消毒,可確保粉狀飼料在90℃下加熱2～6 min，有效殺滅沙門氏菌和其它致病菌。該過(guò)程只利用加熱和受熱時(shí)間的作用，沒(méi)有利用制粒或擠壓的機(jī)械力作用，所以，該過(guò)程的持續(xù)受熱作用時(shí)間需要稍長(zhǎng)。

2.4 粉狀飼料根據(jù)要求在逆流干燥-冷卻機(jī)內(nèi)進(jìn)行冷卻，或者同時(shí)進(jìn)行干燥和冷卻。干燥-冷卻機(jī)的排氣和車間的排氣，分別采用各自匯集排氣的除塵器，以減少交叉污染和灰塵排放。

3 蒸汽調(diào)質(zhì)滅菌的目的及效果

清潔粉狀飼料生產(chǎn)的核心是殺滅有害病菌，殺滅有害菌的方法有多種，在大規(guī)模生產(chǎn)中經(jīng)濟(jì)性顯得尤為重要，通過(guò)比較圖4，可以看出清潔粉狀飼料的成本最低。因而單純利用蒸汽調(diào)質(zhì)進(jìn)行滅菌具有廣闊的前景。

圖4 飼料滅菌加工方法的成本比較

3.1 蒸汽調(diào)質(zhì)的基本原理

粉狀飼料蒸汽調(diào)質(zhì)就是水熱處理過(guò)程，即氣相（蒸汽）、液相（細(xì)微水分散的水滴）的熱量、質(zhì)量向固相（粉狀物料）傳遞熱量和質(zhì)量的過(guò)程。

蒸汽在調(diào)質(zhì)過(guò)程中既是傳熱體，又是傳濕體。而且，飼料在調(diào)質(zhì)過(guò)程中熱量和質(zhì)量不斷地發(fā)生變化，調(diào)質(zhì)亦是蒸汽中的熱量和質(zhì)量通過(guò)粉狀顆粒物料的外表面向內(nèi)部轉(zhuǎn)移的過(guò)程。粉狀物料的調(diào)質(zhì)是蒸汽均勻圍繞粉狀物料的周圍，靠近顆粒物料的表面形成界面層的過(guò)程，通過(guò)濕、熱完成能量的傳遞達(dá)到軟化物料、殺滅病菌的目的[1]。

3.2 調(diào)質(zhì)的水熱處理

由于包括沙門氏桿菌在內(nèi)的各種有害細(xì)菌其本身主要成分是蛋白質(zhì)，因此利用蛋白質(zhì)熱變性的原理可以殺滅它們。蒸汽調(diào)質(zhì)是調(diào)質(zhì)溫度、調(diào)質(zhì)時(shí)間兩個(gè)因素共同作用的結(jié)果。圖5顯示了蒸汽調(diào)質(zhì)對(duì)細(xì)菌殺滅作用。

圖5 粉料蒸汽調(diào)質(zhì)細(xì)菌菌落數(shù)的變化

由圖5可以看出，在60 s的調(diào)質(zhì)時(shí)間后，細(xì)菌菌落數(shù)從1百萬(wàn)降低到了14萬(wàn)，顯著降低了原料中細(xì)菌的數(shù)量。調(diào)質(zhì)的強(qiáng)化處理不僅可以達(dá)到殺滅細(xì)菌的作用，對(duì)霉菌、大腸桿菌的殺滅作用也很明顯。

3.3 蒸汽調(diào)質(zhì)對(duì)粉狀飼料性狀的作用

調(diào)質(zhì)可以改善飼料原料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)從而改善原料的加工性質(zhì)，提高飼料產(chǎn)品在喂養(yǎng)中的適口性，提高淀粉的糊化和熟化程度，提高飼料的消化吸收率。以乳豬料為例，粉狀飼料在蒸汽調(diào)質(zhì)后，飼料的粒徑機(jī)構(gòu)有了顯著的變化，同時(shí)飼料的熟化度也進(jìn)一步提高，提高了粉狀飼料在動(dòng)物體內(nèi)的消化吸收的程度。調(diào)質(zhì)能使粉狀料產(chǎn)生一定程度的成團(tuán)作用，能使粉料顆粒平均粒度適度地增大，從而能改善粉料流動(dòng)性，并能減少粉狀飼料運(yùn)輸和供飼過(guò)程的揚(yáng)塵和損失（見(jiàn)圖6）。

4 生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備

4.1 膨脹器

膨脹器比擠壓機(jī)對(duì)物料的擠壓作用較弱，它是采用了有別于擠壓機(jī)模板的特殊出口的一種弱擠壓設(shè)備，因此也屬于把大量機(jī)械能轉(zhuǎn)化到產(chǎn)品中去的設(shè)備,物料停留時(shí)間大約10～15 s，強(qiáng)烈的摩擦和剪切作用導(dǎo)致料溫上升至110～125℃，并且具有一定的壓力[3]。因此經(jīng)高溫短時(shí)（HTST）處理后，物料微生物指標(biāo)得到明顯改善，表1是Beumer等（1997）對(duì)不同飼料膨脹前后微生物指標(biāo)實(shí)測(cè)結(jié)果[2]。

圖6 粉料蒸汽調(diào)質(zhì)粒徑的變化

從表1數(shù)據(jù)可知，膨脹器雖然停留時(shí)間很短，但由于特殊的高溫高壓作用，仍具有很好的滅菌效果。但是由于膨脹器的高能耗，產(chǎn)量能力也不是很理想，限制了其在工藝中大規(guī)模的應(yīng)用。

4.2 調(diào)質(zhì)/保持器

調(diào)質(zhì)/保持器是一種長(zhǎng)時(shí)間調(diào)質(zhì)器，物料在上層調(diào)質(zhì)器中與加入的蒸汽充分混合并上升到85～95℃，水分達(dá)到16%～20%。調(diào)質(zhì)后的物料進(jìn)入下層保持器，并在不損失溫度和水分的情況下停留2～6 min，從而保證滅菌效果。

表1 不同膨脹溫度處理前后飼料衛(wèi)生指標(biāo)變化（個(gè)/g原料）

針對(duì)蒸汽遇冷產(chǎn)生冷凝水的特性，布勒公司研制的調(diào)質(zhì)器和保持器的外部包裹了一層可自動(dòng)調(diào)溫的電加熱夾套,通過(guò)加熱筒體外壁防止冷凝水的產(chǎn)生。在生產(chǎn)結(jié)束停機(jī)以后，電加熱夾套可對(duì)筒壁繼續(xù)加熱一段時(shí)間（可預(yù)先設(shè)定），使殘留的物料達(dá)到安全儲(chǔ)藏水分，避免了停機(jī)時(shí)殘留的飼料發(fā)生霉變和細(xì)菌的滋生繁衍，從而保證飼料的清潔衛(wèi)生和安全并且易于清理。圖7帶兩層保持器的調(diào)質(zhì)/保持器（布勒公司生產(chǎn)）。

圖7 帶兩層保持器的調(diào)質(zhì)/保持器

4.3 干燥-冷卻器

調(diào)質(zhì)后物料的水分、溫度較高,不經(jīng)冷卻,即熱的物料與冷空氣相遇時(shí),易產(chǎn)生結(jié)露,影響成品的儲(chǔ)藏。調(diào)質(zhì)后的粉料，需經(jīng)冷卻將水分和料溫降至安全范圍以內(nèi)。當(dāng)粉料水分高于20%時(shí),在冷卻過(guò)程中無(wú)法將物料水分和料溫降至安全范圍以內(nèi)，這時(shí)就必須經(jīng)過(guò)干燥,才能確保成品的質(zhì)量。冷卻后的料溫不大于室溫5～7℃，確保成品儲(chǔ)藏安全。

當(dāng)前常用的干燥-冷卻設(shè)備為逆流干燥-冷卻機(jī)，在其頂部出風(fēng)位置，安裝有布袋除塵器以減少粉塵排放。干燥-冷卻機(jī)的進(jìn)風(fēng)需進(jìn)行過(guò)濾和凈化臭氧消毒處理，保證進(jìn)風(fēng)的潔凈。

機(jī)內(nèi)風(fēng)速控制在4 m/s左右，避免過(guò)大的風(fēng)速帶走粉料。一般該機(jī)可根據(jù)不同的氣候條件，選用不同的工作參數(shù)模式，以控制成品的水分含量和溫度，減小冷凝作用。冷卻機(jī)卸載的粉狀飼料成品溫度，通常高于大氣溫度4～7℃，粉狀飼料在機(jī)逗留時(shí)間為6 min。如因?yàn)樯a(chǎn)時(shí)期季節(jié)性氣候原因的需要，還可將凈化的熱空氣送入該機(jī)的中部，這時(shí)，該機(jī)就改變成具有冷卻和干燥的雙重綜合功能。圖8為干燥-冷卻機(jī)的外形圖。

圖8 干燥-冷卻機(jī)的外形

[1] 王永昌.飼料調(diào)質(zhì)工藝與設(shè)備的討論[J].飼料工業(yè),2005，26（15）:1-4.

[2] Dick Ziggers.Time and Temperature Control Feed Hygiene[J].Feed Tech,2002,5（6）:11-15.

[3] 謝正軍,金征宇.飼料調(diào)質(zhì)與衛(wèi)生[J].糧食與飼料工業(yè)，2003（12）：45-47.

楊德川，布勒（常州）機(jī)械有限公司，工程師，213300，江蘇省溧陽(yáng)市天目湖工業(yè)園勤業(yè)路8號(hào)。

韓俊巍、孟展鵬，單位及通訊地址同第一作者。

2011-01-05

（編輯：崔成德，cuicengde@tom.com）