■宋永鑫 王衛(wèi)國

（河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，河南鄭州450001）

在過去的兩年多，國際國內(nèi)在飼料粉碎技術(shù)與裝備技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用方面取得了新的進(jìn)展。這些進(jìn)展包括新設(shè)備技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用、粉碎粒度與動(dòng)物營養(yǎng)的關(guān)系及粉碎粒度的快速測定。這些進(jìn)展表明，我國在飼料粉碎技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力在不斷增強(qiáng)，但仍需在飼料粉碎的系統(tǒng)性創(chuàng)新方面做出努力，這是保持飼料工業(yè)科技可持續(xù)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)保證。

1 飼料粉碎新設(shè)備技術(shù)研究新進(jìn)展

1.1 新型結(jié)構(gòu)飼料粉碎機(jī)技術(shù)

1.1.1 磨盤式錘片粉碎機(jī)（專利號(hào)20121077413.8）

俞信國等發(fā)明了磨盤式錘片粉碎機(jī)，該設(shè)備在粉碎室分隔板兩側(cè)采用磨盤式結(jié)構(gòu)，使錘片粉碎機(jī)的綜合粉碎能力顯著提高，適用范圍進(jìn)一步擴(kuò)展。

1.1.2 多功能刀式粉碎機(jī)

王剛申請(qǐng)了一種實(shí)用新型的多功能刀式粉碎機(jī)，該機(jī)主要針對(duì)粉碎青、干牧草的功能和效率進(jìn)行了改善。該機(jī)有主進(jìn)料斗和側(cè)進(jìn)料斗兩個(gè)進(jìn)料口，且在面對(duì)側(cè)進(jìn)料斗的粉碎腔內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)動(dòng)切割裝置。這使得該粉碎機(jī)對(duì)青干飼料的粉碎能力得到很大提升，解決了青干飼料的纏繞問題[1]。該實(shí)用新型專利豐富了粉碎機(jī)的功能性。

1.1.3 雙風(fēng)強(qiáng)力飼料粉碎機(jī)

毛如全發(fā)明的雙風(fēng)強(qiáng)力飼料粉碎機(jī)則使粉碎機(jī)的過篩效率得到了很大提高。該粉碎機(jī)在一側(cè)邊上有一個(gè)助風(fēng)室，助風(fēng)室內(nèi)的主軸上裝有助力風(fēng)葉，底部與粉碎機(jī)下部的料倉相連。另一側(cè)則是裝有抽風(fēng)葉輪的抽風(fēng)室，其頂部是出料口。這樣一吹一抽的配合使用，使得物料排出徹底[2]。

1.1.4 新型循環(huán)粉碎機(jī)

曹麗英等對(duì)粉碎機(jī)分離效率低的問題，提出了一種可在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)循環(huán)粉碎的新型粉碎機(jī)。該粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1，該結(jié)構(gòu)可有效減小環(huán)流層的影響。他們以有限元思想為基礎(chǔ)，通過FLUENT軟件對(duì)該粉碎機(jī)的分離裝置內(nèi)的氣-固兩相流場進(jìn)行了數(shù)值模擬。得出結(jié)論，分離流道內(nèi)物料分布極不均勻，回料管的進(jìn)口區(qū)域較集中，隨其濃度增高易造成堵料。粉碎機(jī)中心負(fù)壓對(duì)物料過篩有很大影響，過小不利于回料，過大不利于過篩。分離流道的彎曲半徑越大越有利于物料的過篩分離[3]。在此基礎(chǔ)上，汪建新等對(duì)該新型粉碎機(jī)分離流道內(nèi)的物料運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了研究。根據(jù)物料的運(yùn)動(dòng)和受力情況，建立了物料運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，得到了物料運(yùn)動(dòng)的微分方程和位移方程。并使用MATLAB對(duì)該模型進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明物料入口角度為45°時(shí)，過篩效率最好；由于物料速度較大及分離流道較短等因素，物料運(yùn)行軌跡受氣相和重力的影響較小[4]。另外，汪建新等又對(duì)該新型粉碎機(jī)的物料最小功耗路徑進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。計(jì)算出了物料沿分離流道運(yùn)動(dòng)時(shí)功耗最小的管壁曲線方程，并通過FLUENT模擬驗(yàn)證了其合理性，為分離流道的設(shè)計(jì)提供了參考[5]。針對(duì)該新型粉碎機(jī)回流量過大的問題，汪建新等又對(duì)其分離裝置進(jìn)行了改進(jìn)，提出在回料管上開孔以減小物料回流量，并通過仿真結(jié)果表明該方法有效[6]。

圖1 新型循環(huán)飼料粉碎機(jī)

1.1.5 主流飼料粉碎機(jī)的新改進(jìn)

從配合飼料廠適用的錘片式飼料粉碎機(jī)主流機(jī)型方面近3年也有許多新的技術(shù)進(jìn)展。正昌集團(tuán)對(duì)新型E冠軍系列錘片粉碎機(jī)在對(duì)粉碎轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和吸風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，使粉碎效率大幅增加，單位產(chǎn)量能耗顯著降低。上海春谷機(jī)械制造有限公司對(duì)新型振篩剪切粉碎機(jī)的定錘參數(shù)、錘片參數(shù)等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了新的優(yōu)化，使粉碎機(jī)效率在微粉碎階段有顯著提高。江蘇牧羊集團(tuán)和湛江恒潤機(jī)械有限公司對(duì)立軸式超微粉碎機(jī)的粉碎、分級(jí)室結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，使超微粉碎效率大幅提高。

1.2 飼料粉碎機(jī)主要配件的研究進(jìn)展

飼料粉碎機(jī)的配件對(duì)于粉碎機(jī)的使用壽命、生產(chǎn)效率、操作方便等有很大影響。

1.2.1 篩片研究

田海清等針對(duì)物料環(huán)流層影響粉碎機(jī)粉碎性能，設(shè)計(jì)了分段圓弧篩片來代替環(huán)形平篩。通過使錘篩間隙的不斷變化破壞環(huán)流層，改善粉碎機(jī)的粉碎性能。針對(duì)4KB型錘片式粉碎機(jī)，試驗(yàn)研究表明，當(dāng)分段圓弧的半徑為76 mm，間距為97 mm時(shí)，粉碎機(jī)的生產(chǎn)率最高，相對(duì)環(huán)形平篩增加了29.8%，度電產(chǎn)量也增加了26.6%[7]。與此相對(duì)，屈豐富等又對(duì)間隔圓弧型粉碎室對(duì)錘片式粉碎機(jī)粉碎性能的影響做了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，該異型粉碎室可以有效改善粉碎機(jī)的粉碎性能，生產(chǎn)率平均提高了10.5%，度電產(chǎn)量可平均提高8.3%，溫升平均可降低1.1℃[8]。

趙波等發(fā)明了一種錘片粉碎機(jī)篩片，該篩片的篩孔沿篩板外壁周向呈“人”字形分布，所述“人”字形角度為10°～45°。經(jīng)大量研究發(fā)現(xiàn)，物料粉碎后沿篩片的運(yùn)動(dòng)軌跡為對(duì)稱的“人”字形分散運(yùn)動(dòng)。該篩片可使物料及時(shí)從篩孔排出，提高粉碎機(jī)效率[9]。此外，他們還發(fā)明了一種實(shí)用新型的可拆卸撐篩裝置，包括經(jīng)螺釘連接在一起的上、下?lián)魏Y圈以及上、下安裝板。安裝于粉碎機(jī)粉碎室中部，避免粉碎機(jī)篩片向內(nèi)凹陷[10]。

馬保民申請(qǐng)了一個(gè)實(shí)用新型專利，即一種篩面自動(dòng)清理式飼料粉碎機(jī)。該粉碎機(jī)在機(jī)殼和篩箱之間設(shè)置了與篩面軸線平行的噴嘴，通過噴嘴對(duì)篩箱的篩面連續(xù)噴氣，從而避免篩孔的堵塞，提高出粉率[11]。

1.2.2 錘片研究

在粉碎機(jī)中錘片的磨損會(huì)影響粉碎機(jī)的生產(chǎn)率，并使粉碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音增大。劉亞東等基于前人的錘片自磨刃強(qiáng)化理論，應(yīng)用氣體滲碳技術(shù)，對(duì)厚度為5.0 mm的20鋼錘片進(jìn)行局部氣體滲碳，得到三種不同滲層厚度的錘片，并將其安裝于粉碎機(jī)進(jìn)行磨損試驗(yàn)，結(jié)果表明：滲碳厚度為0.5 mm時(shí)，錘片自磨刃效果最佳[12]。

1.2.3 轉(zhuǎn)子固定板

針對(duì)飼料粉碎機(jī)輸送效率低的問題，王亮等提出了在錘架板之間增加固定板的設(shè)想，并通過仿真結(jié)果表明，這種方法可以增加轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，且由于設(shè)置的固定板增加了轉(zhuǎn)子的迎風(fēng)面積，使物料可以及時(shí)排出，從而有效提高錘片式粉碎機(jī)輸送效率[13]。

1.2.4 錘片成組更換技術(shù)

布勒（常州）機(jī)械有限公司開發(fā)了錘片的成組更換結(jié)構(gòu)與技術(shù)，有效縮短了錘片的更換時(shí)間，提高了粉碎機(jī)工作效率。

2 飼料粉碎設(shè)備的應(yīng)用基礎(chǔ)研究進(jìn)展

錘片式飼料粉碎機(jī)的適應(yīng)性很強(qiáng)，但針對(duì)不同的物料、不同物理特性的同種物料以及不同的產(chǎn)品粒度要求，合理選擇粉碎機(jī)及合理調(diào)節(jié)粉碎機(jī)的錘篩間隙、篩片孔徑、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、吸風(fēng)量等參數(shù)，可以使粉碎機(jī)更加節(jié)能高效的工作，減小粉碎機(jī)工作損耗及電耗，減少成本，并提高產(chǎn)品質(zhì)量。

王衛(wèi)國和趙克振以美國轉(zhuǎn)基因大豆、豆粕和菜籽粕為原料，對(duì)其進(jìn)行粉碎加工工藝條件的研究，研究了粉碎過程中不同的水分含量和不同的篩孔直徑對(duì)粉碎粒度及粉碎電耗的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，各原料的最佳粉碎工藝條件為：轉(zhuǎn)基因大豆水分含量13.21%，篩孔直徑3.5 mm；豆粕水分含量12.00%，篩孔直徑2.5 mm；菜籽粕水分含量10.79%，篩孔直徑2.5 mm。對(duì)于各個(gè)單獨(dú)原料，在同一篩孔直徑下，產(chǎn)品粒度隨水分的增大而增大。電耗隨水分的增加和篩孔直徑的減小而升高[14]。

田玉民等研究了變頻調(diào)速粉碎機(jī)在蛋雞飼料生產(chǎn)中粉碎大豆粕的工藝參數(shù)。結(jié)果表明，在生產(chǎn)蛋雞配合飼料時(shí)，粉碎大豆粕的參數(shù)為篩片孔徑5 mm、粉碎機(jī)錘端線速度52.19 m/s（粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子直徑560 mm）、輸入電源頻率30 Hz時(shí)粉碎效果最好[15]。梁明等則通過試驗(yàn)認(rèn)為生產(chǎn)粒徑3.2 mm的肉雞顆粒飼料時(shí)2.0 mm為篩片的最佳孔徑[16]。

3 飼料粉碎粒度對(duì)其營養(yǎng)特性的影響研究進(jìn)展

3.1 粒度與原料營養(yǎng)特性的研究進(jìn)展

不同的粉碎粒度會(huì)使原料的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變。司玉慧等研究了超微粉碎對(duì)大豆分離蛋白功能作用的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著粉碎粒度的減小，粉體的起泡性、泡沫穩(wěn)定性、乳化性、乳化穩(wěn)定性、凝膠強(qiáng)度、溶解性、分散性逐漸增高，黏度逐漸降低?？梢?，超微粉碎顯著改善了大豆分離蛋白的功能性質(zhì)[17]。

陳培嘯等研究了超微粉碎對(duì)小麥次粉的理化特性的影響。試驗(yàn)選取了小麥高筋次粉和中筋次粉進(jìn)行超微粉碎，粉碎粒度為80、200、300、400、500和600目。通過分析不同粒度下粉體的理化性質(zhì)，結(jié)果表明，隨著粒度減小，粉體降落數(shù)值、糊化峰值黏度及衰減值、糊化最終黏度降低，白度值、沉淀值和破損淀粉含量提高，粉體的糊化溫度則是先增高后降低[18]。

蔣甜燕研究了粒度大小對(duì)大米R(shí)VA譜的影響。研究表明，隨著粒度的減小，峰值黏度、最低黏度和最終黏度呈先升后降的趨勢，回生值逐漸減小，衰減值逐漸增加[19]。這些研究為各種原料在動(dòng)物飼料中應(yīng)用提供了可參考的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.2 飼料粒度對(duì)其營養(yǎng)價(jià)值影響的研究進(jìn)展

3.2.1 飼料粒度與豬營養(yǎng)

Liu等研究了DDGS的粒度對(duì)其在生長豬中的營養(yǎng)作用。試驗(yàn)用DDGS替代日糧中30%的玉米，設(shè)置了818 mm、595 mm和308 mm三個(gè)粒度梯度，研究了其對(duì)N、P消化率、DE和ME的影響。結(jié)果表明，粒度對(duì)氮磷消化率的影響不顯著；595 mm粒度組的DE顯著高于818 mm粒度組，其他方面則影響不顯著[20]。

任守國等選用26～28日齡的斷奶仔豬，依據(jù)粉碎豆粕的粒度分為4個(gè)處理組：750、150、30和6 μm。通過試驗(yàn)研究了不同粒度豆粕對(duì)斷奶仔豬生長性能和養(yǎng)分消化率的影響，結(jié)果表明，飼喂豆粕粉碎粒度低于30 μm的日糧可提高斷奶仔豬日增重（P＜0.05），提高采食量（P＞0.05)，減小飼料增重比（P＜0.05），提高仔豬日糧N、P和氨基酸的表觀消化率（P＜0.05），改善能量消化率及有機(jī)物表觀消化率[21]。

此外，向天勇等通過對(duì)玉米秸稈的超微粉碎研究發(fā)現(xiàn)，超微粉碎后的玉米秸稈可提高其發(fā)酵效率，進(jìn)而可替代5%的仔豬飼料，既可防治仔豬下痢，還可提高飼料報(bào)酬[22]。

3.2.2 飼料粒度與禽類營養(yǎng)

梁明等通過胃蛋白酶-胰蛋白酶兩部體外消化法研究了不同豆粕粉碎粒度制成的配合飼料和顆粒飼料的體外消化率。試驗(yàn)表明，豆粕、粉狀配合飼料、顆粒飼料的體外干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)消化率隨粉碎粒度的增加而降低。過2 mm篩的637 μm粉碎粒度可作為仔雞顆粒飼料的最佳粉碎粒度[23]。

對(duì)于蛋雞，F(xiàn)rikha等研究了飼料粒度對(duì)褐色產(chǎn)蛋小母雞的生長和消化性能的影響。對(duì)粒度設(shè)置了過6 mm、8 mm和10 mm篩三個(gè)梯度，并選取了玉米和小麥兩種基礎(chǔ)日糧類型。研究發(fā)現(xiàn)，在1～45 d日齡期間，產(chǎn)蛋小母雞體重和飼料轉(zhuǎn)化效率隨粒度減小而顯著增加，45 d日齡之后粒度的影響則不明顯[24]。孟艷莉等選用21日齡的海蘭褐蛋雛雞研究了小麥粉碎粒度對(duì)其生長性能、抗體水平和粗蛋白消化率的影響。小麥分別過2、4、6 mm篩，其他原料則過4 mm篩。試驗(yàn)期為六周。結(jié)果表明，4 mm粒度組的粗蛋白消化率顯著高于其他組（P＜0.05），其他指標(biāo)則沒有顯著差異[25]。

關(guān)于肉雞，劉小川等翻譯了一篇關(guān)于不同粉碎粒度姜粉對(duì)肉仔雞生產(chǎn)性能、抗氧化性能和血清生化指標(biāo)的影響的文章。試驗(yàn)設(shè)置了300、149、74、37、8.4 μm五個(gè)粒度梯度。選用了一日齡肉仔雞，在其基礎(chǔ)日糧中添加5 g/kg不同粒度姜粉。試驗(yàn)表明，不同粒度姜粉對(duì)肉仔雞的采食量和飼料轉(zhuǎn)化效率沒有顯著影響，但隨著姜粉粒度的減小，肉仔雞的抗氧化性能則增強(qiáng)[26]。

此外，吳萍等研究了不同粒度茶粉對(duì)肉鴨的生長、屠宰性能和脂類代謝的影響。試驗(yàn)選取櫻桃谷肉鴨，在其日糧中分別添加1%粉碎粒度為40、400、1 000目的茶粉。研究表明，400目粒度的茶粉對(duì)血清瘦素含量的提高最明顯，且對(duì)提高肉鴨屠宰性能、降低脂肪沉積的效果最好[27]。

3.2.3 粒度與水產(chǎn)動(dòng)物營養(yǎng)

溫超等研究了不同粒徑團(tuán)頭魴飼料對(duì)其魚體生長和消化酶活性的影響。試驗(yàn)選用0.8、1.0和1.2 mm孔徑的篩片對(duì)團(tuán)頭魴飼料進(jìn)行粉碎。研究表明，1.0 mm孔徑組團(tuán)頭魴的增重及增重率都高于另兩組，特定生長率顯著高于0.8 mm孔徑組；0.8 mm孔徑組的肥滿度則顯著高于1.2 mm孔徑組，其他指標(biāo)無差異[28]。

3.2.4 粒度與反芻動(dòng)物營養(yǎng)

Nasrollahi等對(duì)在奶牛飼養(yǎng)中苜蓿粒度對(duì)其消化率的影響做了研究。設(shè)置了15 mm和30 mm兩個(gè)粒度，配合以大麥-玉米日糧。研究表明，30 mm粒度組可以延長奶牛進(jìn)食時(shí)間，并增強(qiáng)其瘤胃發(fā)酵作用[29]。而Daryl則通過其研究認(rèn)為，草料顆粒粒度不影響泌乳奶牛的瘤胃發(fā)酵。其選取的日糧為不同粒度玉米基礎(chǔ)日糧配合以不同粒度玉米秸稈。此外，其研究還發(fā)現(xiàn)在奶牛糞便顆粒中只有約5%的顆粒超過6.7 mm，這對(duì)過瘤胃飼料的粒度提供了鑒定參考[30]。

萬發(fā)春等研究了不同粒度玉米對(duì)肉牛育肥性能的影響，試驗(yàn)選取利木贊雜交閹牛，將玉米粉碎后分別過7目篩、10目篩和14目篩。研究結(jié)果表明，14目篩組的高檔肉塊比例和上腦重顯著高于其他組，牛柳重則顯著低于其他組，7目篩組的西冷重顯著高于10目篩組[31]。

3.3 粒度對(duì)其他指標(biāo)檢測的影響

陳勝福等通過研究認(rèn)為粒度稍大玉米樣品在保存過程中水分更具穩(wěn)定性，近紅外模型預(yù)測值更接近樣品真實(shí)水分[32]。田雨佳等研究了不同粉碎粒度飼料對(duì)濾袋法測定纖維物質(zhì)含量的影響。試驗(yàn)中將樣品分為粗粉組（2.00 mm）和細(xì)粉組（0.45 mm），測定其中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）、中性洗滌不溶蛋白（NDIP）和酸性洗滌不溶蛋白（ADIP）的含量。結(jié)果表明，粗粉組的NDF和ADF含量顯著高于細(xì)粉組，各組的NDIP和ADIP含量差異較小[33]。

4 飼料粉碎粒度的測定方法研究進(jìn)展

由于飼料粉碎粒度對(duì)飼料產(chǎn)品質(zhì)量、動(dòng)物生長生產(chǎn)性能、飼料的加工成本等都有重要影響。因而，飼料粉碎粒度的正確而快速的測定方法也顯得尤為重要。目前，國際上主要采用十四層篩法，但是這種方法的測定和計(jì)算繁瑣，耗時(shí)較長。而我國現(xiàn)有國標(biāo)中的兩層篩篩分法雖然簡便，但不適于進(jìn)行精確的飼料粒度評(píng)價(jià)、飼料粉碎設(shè)備性能評(píng)價(jià)和營養(yǎng)研究。王衛(wèi)國等研究了四層篩法對(duì)飼料粉碎平均幾何粒度的測定，用十四層篩法和四層篩法測定了多種飼料原料、粉狀畜禽飼料、粉狀水產(chǎn)飼料的幾何平均粒度。并對(duì)兩種方法測定結(jié)果進(jìn)行了相關(guān)系數(shù)分析，得到了四個(gè)飼料幾何平均粒度的四元回歸公式分別適用于飼料原料、豬飼料、雞飼料及淡水魚飼料，其中淡水魚飼料測定所用的四層篩的篩孔直徑與畜禽飼料的不同。結(jié)果表明，這用四個(gè)公式分別計(jì)算所對(duì)應(yīng)的飼料的幾何平均粒度的四層篩法比十四層篩法更簡潔方便、成本低且精確度可接受。故可以推廣使用[34]。

5 結(jié)語

飼料粉碎技術(shù)在近兩年無疑取得了較大的進(jìn)展，更加豐富了飼料粉碎機(jī)的類型，改善了飼料粉碎機(jī)的性能，更加明確了粉碎機(jī)的正確使用參數(shù)及其對(duì)動(dòng)物營養(yǎng)的作用，提出了新的快捷的測定粒度的方法。但是在飼料粉碎技術(shù)方面特別是系統(tǒng)性的節(jié)能降耗、高效生產(chǎn)技術(shù)方面仍然存在很多值得研究的問題，需要持之以恒地進(jìn)行研發(fā)，推廣，實(shí)現(xiàn)飼料加工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。