張 杰，李 浩，孔令卓，蘇 劍，馬 娟，馮 斌

0 引 言

新疆是農(nóng)業(yè)大省，小麥、玉米、水稻等農(nóng)作物秸稈資源在農(nóng)作物資源中占有很大的比例。據(jù)查新疆2015統(tǒng)計(jì)年鑒[1]，2015年新疆各種農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量達(dá)到3 661.2萬t，其中玉米、小麥、水稻三大作物秸稈產(chǎn)量累計(jì)達(dá)到了1 945.55萬t，占到同年新疆秸稈總產(chǎn)量的53.14%，其中玉米秸稈達(dá)到 1 269.8萬 t，占同年新疆秸稈總產(chǎn)量34.68%；小麥秸稈達(dá)到634.15萬t，占同年新疆秸稈總產(chǎn)量 17.32%。如何處理每年大量的農(nóng)作物秸稈一直是困擾農(nóng)牧民的問題。將農(nóng)作物秸稈進(jìn)行飼料化利用，是目前新疆實(shí)現(xiàn)家畜舍飼、保護(hù)環(huán)境、解決人畜爭(zhēng)糧、促進(jìn)畜牧行業(yè)又好又快的發(fā)展有效途徑[2]。

秸稈配合顆粒飼料制粒技術(shù)利用專門的機(jī)械設(shè)備按照秸稈顆粒飼料生產(chǎn)工藝組成秸稈配合顆粒飼料生產(chǎn)線，將秸稈單獨(dú)或與精料混合造粒，把秸稈加工成顆粒飼料或配合顆粒飼料產(chǎn)品，既可以充分、合理的利用當(dāng)?shù)亓畠r(jià)秸稈飼料資源，提高秸稈飼料的利用率，又可長(zhǎng)途運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)的秸稈飼料產(chǎn)品的商品化，使秸稈增值、農(nóng)民增收[3-6]。通過檢索國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)得知，現(xiàn)階段，秸稈制粒技術(shù)的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：降低生產(chǎn)能耗、提高生產(chǎn)率與顆粒成品品質(zhì)、延長(zhǎng)制粒設(shè)備使用壽命等。近年來，國內(nèi)外一些學(xué)者對(duì)影響秸稈配合顆粒飼料成型品質(zhì)的工藝進(jìn)行了相關(guān)研究。如Mani等[7]研究了壓縮力、顆粒大小和水分含量對(duì)牧草生物質(zhì)顆粒飼料力學(xué)性能的顆粒密度，壓力、顆粒大小和含水率對(duì)麥秸、玉米秸稈及軟草顆粒密度影響顯著。Serrano等[8]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)大麥秸稈顆粒含水量為19%～23%時(shí)，制粒效果最好。Relovaa等[9]對(duì)加勒比松木屑生產(chǎn)顆粒飼料的變量參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，得到了顆粒尺寸、含水率和操作壓力的最佳組合。李佳麗等[10]研究了不同草粉添加比例對(duì)顆粒飼料加工質(zhì)量的影響，得出了草粉添加比例對(duì)顆粒飼料加工質(zhì)量有顯著影響（P＜0.05）的結(jié)論。王際英等[11]研究了進(jìn)料速度、調(diào)質(zhì)器溫度和主機(jī)頻率 3個(gè)工藝參數(shù)對(duì)飼料顆粒物理性狀的影響，試驗(yàn)得出降低飼料顆粒粉化率、降低顆粒飼料吸水性和改變飼料顆粒的密度可以通過提高進(jìn)料速度、調(diào)質(zhì)器溫度和主機(jī)頻率來達(dá)到。已有研究?jī)H針對(duì)秸稈制粒原料或制粒設(shè)備等單因素工藝參數(shù)，對(duì)于在臥式環(huán)模制粒機(jī)制粒的基礎(chǔ)上，同時(shí)將以秸稈為原料的原料參數(shù)和制粒機(jī)參數(shù)共同作為影響因素，對(duì)秸稈制粒成型影響的研究較少。

玉米秸稈一般用于肉羊的非生產(chǎn)期，小麥秸稈一般用于肉羊的生產(chǎn)期，如懷孕、產(chǎn)肉、產(chǎn)奶階段。羔羊育肥是農(nóng)區(qū)肉羊的主要產(chǎn)肉方式，宜喂小麥秸稈。項(xiàng)目組在以精粗配比、含水率、粉碎長(zhǎng)度、喂料速度為試驗(yàn)因素，以密度、成型率、粉化率為試驗(yàn)指標(biāo)的玉米秸稈配合顆粒飼料成型影響的研究中發(fā)現(xiàn)，精粗配比、含水率是影響秸稈顆粒飼料質(zhì)量的關(guān)鍵因數(shù)[12]。但試驗(yàn)沒有考慮顆粒飼料加工中人力和能耗成本，加工成本間接體現(xiàn)在生產(chǎn)率和噸產(chǎn)品能耗上，噸產(chǎn)品能耗也是節(jié)能減排的重要體現(xiàn)。為此，本文以小麥秸稈為基礎(chǔ)原料，以顆粒飼料質(zhì)量和顆粒飼料加工成本為研究目標(biāo)，考慮到肉羊是反芻動(dòng)物，在保證顆粒質(zhì)量的前提下，秸稈粉碎長(zhǎng)度以顆粒成型孔徑最大為宜，設(shè)計(jì)了以原料精粗配比、無聊含水率、喂料速度為試驗(yàn)因素，以密度、成型率、粉化率、純工作小時(shí)生產(chǎn)率、噸產(chǎn)品能耗為試驗(yàn)指標(biāo)的試驗(yàn)方案，研究不同工藝參數(shù)組合對(duì)指標(biāo)的影響規(guī)律，為提高制粒機(jī)生產(chǎn)率、秸稈顆粒飼料成品品質(zhì)、降低用戶生產(chǎn)成本等提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)原料

肉羊羔羊育肥飼料的配比按照 NY5150-2002[13]規(guī)定使用?；A(chǔ)原料，即粗飼料組成以小麥秸稈為主。精料組成參考混合精料配方[12]。試驗(yàn)用原料均購自烏魯木齊縣水西溝鄉(xiāng)周邊。

1.2 主要儀器設(shè)備

試驗(yàn)所需的主要設(shè)備 9FQ-42秸稈飼料粉碎機(jī)及9KWH-250型環(huán)模秸稈顆粒成型機(jī)均選用由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制的定型設(shè)備。

試驗(yàn)所需的主要儀器：電子分析天平，型號(hào)為JA2003，上海菁海儀器有限公司制造；游標(biāo)卡尺購于烏魯木齊錦度科學(xué)儀器有限公司；電動(dòng)振篩機(jī)由浙江省上虞市學(xué)勤紗篩廠生產(chǎn)；電熱式真空干燥箱購于北京永光明醫(yī)療儀器有限公司；標(biāo)準(zhǔn)篩購買于烏魯木齊錦度科學(xué)儀器有限公司；飼料顆粒粉化率測(cè)定儀，型號(hào)為ST136，由濟(jì)南盛泰儀器有限公司制造；水分測(cè)定儀，型號(hào)為MB23，購買于奧豪斯儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)因素及試驗(yàn)指標(biāo)的確定

影響顆粒成型的因素很多，如精粗配比、喂料速度、含水率、間隙、偏心距、壓輥半徑、環(huán)模直徑、?？仔螤睢⑽锪项愋偷萚14-20]。本文在保持制粒設(shè)備基本技術(shù)參數(shù)不變的基礎(chǔ)上選取物料含水率、原料精粗配比及喂料速度作為試驗(yàn)因素，以顆粒飼料密度、成型率、粉化率、純工作小時(shí)生產(chǎn)率及噸產(chǎn)品能耗作為試驗(yàn)指標(biāo)，研究各個(gè)因素對(duì)各指標(biāo)的影響規(guī)律。顆粒飼料密度是飼料生產(chǎn)中的一個(gè)重要指標(biāo)，反應(yīng)了顆粒飼料的適口性，同時(shí)影響著顆粒飼料后期存放，過軟易碎，過硬適口性差。成型率的高低是制粒機(jī)制粒性能好壞的重要指標(biāo)。較低的粉化率能夠有效減少飼料損耗和提高感官品質(zhì)[21]。純工作小時(shí)生產(chǎn)率是顆粒飼料經(jīng)濟(jì)效益的保證。節(jié)能降耗對(duì)生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益均有著促進(jìn)作用，是目前生產(chǎn)中努力追求的目標(biāo)。

1.4 環(huán)模秸稈顆粒成型機(jī)主要性能指標(biāo)要求

根據(jù)中華人民共和國農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SC/T6020-2002[22]要求，環(huán)模秸稈顆粒成型機(jī)主要性能指標(biāo)要求如下（無蒸汽調(diào)制情況下）：生產(chǎn)能力達(dá)到企標(biāo)或明示參數(shù)要求；顆粒成型率≥90%；顆粒密度范圍在 900～1 200 kg/m3之間；顆粒粉化率≤13%。

1.5 試驗(yàn)方法

1.5.1 工藝流程

小麥秸稈→晾曬→粉碎預(yù)處理→配料→制?！鷧?shù)測(cè)定

1.5.2 粉碎預(yù)處理

試驗(yàn)前對(duì)小麥秸稈物料進(jìn)行粉碎預(yù)加工處理。因?yàn)楸疚乃芯康慕斩捙浜项w粒飼料主要針對(duì)肉羊羔羊育肥使用，按照畜牧行業(yè)飼喂要求，直徑小于5 mm的顆粒飼料最為適宜。因此，將麥秸稈物料粉碎至5 mm以下，同時(shí)要避免過度粉碎，保證在降低生產(chǎn)能耗的同時(shí)提高生產(chǎn)率[21]。

在進(jìn)行物料粉碎之前，需要對(duì)麥秸稈進(jìn)行雜質(zhì)清選，剔除物料中的石塊、金屬碎片、玻璃碎片、發(fā)霉變質(zhì)的小麥秸稈以及土塊等雜物。這些雜物的存在不僅會(huì)影響制粒工作的正常進(jìn)行、降低設(shè)備的使用壽命，同時(shí)也會(huì)危害羔羊的健康。

1.5.3 原料精粗比例設(shè)定

精粗料的比例配制按照新疆肉羊育肥營(yíng)養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)［13］執(zhí)行及經(jīng)驗(yàn)選取，精料率設(shè)定為適合飼用于羔羊育肥用的20%～60%。

1.5.4 物料含水率的測(cè)定

含水率的測(cè)定按GB/T 6435-2014［23］規(guī)定進(jìn)行，亦可使用精度不低于±1 mg的快速水分測(cè)定儀測(cè)定。

1.5.5 密度的測(cè)定

在制粒機(jī)出料口處接取約50粒成型顆粒飼料，自然冷卻至不高于環(huán)境溫度5℃，從50粒成型顆粒飼料中挑選出表面完整的五分之一作為測(cè)量樣品，用“0”號(hào)砂紙將測(cè)量樣品兩端磨平，用游標(biāo)卡尺測(cè)量每一個(gè)的直徑和長(zhǎng)度，稱其質(zhì)量，按式（1）計(jì)算顆粒密度，取平均值。每隔5 min取樣測(cè)定一次，共測(cè)3次，計(jì)算平均值。

式中ρ為顆粒密度，kg/m3；dm 為單個(gè)顆粒樣品質(zhì)量，g；D為單個(gè)顆粒樣品直徑，mm；L為單個(gè)顆粒樣品長(zhǎng)度，mm。

1.5.6 成型率的測(cè)定

在制粒機(jī)出料口處接取約300 g顆粒樣品，自然冷卻至不高于外界環(huán)境溫度 5 ℃，用網(wǎng)孔直徑（或邊長(zhǎng)）為顆粒樣品直徑0.8倍左右的篩網(wǎng)篩分，然后稱量篩上留存的物質(zhì)質(zhì)量，按式（2）計(jì)算顆粒成形率。每隔5 min取樣測(cè)定一次，測(cè)3次，取平均值。

試驗(yàn)中篩網(wǎng)的振動(dòng)頻率為2 Hz，振幅10 mm，篩選時(shí)間60 s。

式中C為成形率，%；sm為篩上物質(zhì)量，g；1m為顆粒樣品質(zhì)量，g。

1.5.7 粉化率的測(cè)定

顆粒粉化率用ST136飼料顆粒粉化率測(cè)定儀測(cè)定。

取大于 500 g自然冷卻至不高于環(huán)境溫度 5℃的顆粒，用篩孔為0.8倍顆粒直徑的的篩網(wǎng)去細(xì)粉，稱取篩上顆粒500 g，放入測(cè)定儀的轉(zhuǎn)箱中，以50 r/min的轉(zhuǎn)速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)10 min，取出后用篩網(wǎng)進(jìn)行篩分，稱篩上物質(zhì)量，按式（3）計(jì)算顆粒粉化率。

式中X為顆粒飼料粉化率，%；sm為篩上物質(zhì)量，g。

重復(fù)進(jìn)行2次試驗(yàn)，計(jì)算結(jié)果的平均值。根據(jù)SC/T 6020-2002中方法測(cè)定。

1.5.8 純工作小時(shí)生產(chǎn)率的測(cè)定

根據(jù)中華人民共和國農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SC/T 6020-2002[22]要求，從制粒機(jī)出料口處接取顆粒樣品，每隔5 min接取顆粒飼料一次，接料過程中記錄接料時(shí)間，每次接料不少于1 min，然后稱其質(zhì)量，重復(fù)3次。按式（4）計(jì)算生產(chǎn)能力，取平均值。

式中CQ 為純工作小時(shí)生產(chǎn)率，kg/h；m為每次接取的顆粒樣品質(zhì)量，kg；CT為每次接取顆粒樣品的時(shí)間，min；H為顆粒樣品的含水率，%。

取5次重復(fù)測(cè)定的算術(shù)平均值。

1.5.9 噸產(chǎn)品能耗的測(cè)定

按式（5）計(jì)算噸產(chǎn)品能耗。

式中M為噸產(chǎn)品能耗，kW·h/t；N為整機(jī)負(fù)載功率（含主電動(dòng)機(jī)、喂料器電動(dòng)機(jī)），kW。

1.5.10 三因素正交試驗(yàn)

通過前期大量的單因素試驗(yàn)，將各因素的水平進(jìn)行初選和減少水平數(shù)，選擇有代表性的部分因素水平開展正交試驗(yàn)[24]。暫不考慮各因素之間的交互作用影響，試驗(yàn)選用四因素三水平正交。利用正交表L9(34)，設(shè)計(jì)包含9個(gè)水平組合的試驗(yàn)方案，找出較優(yōu)的生產(chǎn)條件[24]。

選取物料含水率、原料精粗比、喂料速度作為三因素，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，因素和水平選擇見表1[24]。

表1 因素水平編碼表Table 1 Factor levels coding table

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)辦公軟件進(jìn)行整理后，運(yùn)用正交試驗(yàn)法、極差分析法、方差分析法及綜合平衡法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及最優(yōu)生產(chǎn)條件優(yōu)化。

2 結(jié)果與分析

2.1 影響顆粒飼料成型效果的單因素試驗(yàn)

2.1.1 物料含水率對(duì)顆粒飼料成型效果的影響

根據(jù)新疆肉羊羔羊飼喂習(xí)慣及飼喂周期，試驗(yàn)中，首先選擇原料精粗料配比6∶4，喂料速度300 r/min，且保持不變，研究物料含水率的變化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

利用 MB25水分測(cè)定儀測(cè)得麥秸稈含水率在 9%～11%范圍內(nèi)。因顆粒飼料含水率在14%便于存放，且不影響羔羊食用。將含水率單因素試驗(yàn)下限設(shè)為14%，以2%為梯度以此遞增。試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 物料含水率對(duì)顆粒飼料成型效果的影響Fig.1 Impact of water content rate on molding effect of particles feed

試驗(yàn)過程中，物料含水率為14%時(shí)，顆粒不成型，物料擠成粉末狀流出，同時(shí)伴有煙塵產(chǎn)生，成型率均為0，粉化率100%，顆粒密度無法檢測(cè)。分析原因得出，物料含水率過低導(dǎo)致物料在壓制室中與壓模和壓輥的摩擦力加大，物料不易成型。隨著物料含水率的不斷增加，物料在壓制室中與壓模和壓輥的摩擦力減小，物料成型易擠出，顆粒密度與成型率上升，粉化率降低。從試驗(yàn)結(jié)果中得出物料含水率為 16%時(shí)，顆粒飼料的密度為1 255.27 kg/m3，超出行標(biāo)SC/T 6020-2002[22]中規(guī)定環(huán)模顆粒飼料制粒機(jī)在無蒸汽調(diào)質(zhì)情況下顆粒飼料密度范圍（900～1 200 kg/m3）；物料含水率為22%時(shí)，顆粒飼料的粉化率為14.60%，物料含水率為24%時(shí)，顆粒飼料的粉化率為13.58%，均超出行標(biāo)SC/T 6020-2002[22]中規(guī)定環(huán)模顆粒飼料制粒機(jī)在無蒸汽調(diào)質(zhì)情況下顆粒飼料粉化率范圍（≤13%）。因此將物料含水率14%，16%，22%，24%試驗(yàn)剔除。為使試驗(yàn)結(jié)果更加精確，重新確定物料含水率范圍17%～21%。

定義 9 設(shè)(U,A∪D)是一個(gè)覆蓋決策系統(tǒng),U={x1,x2,…,xn}, B?A, U/D={k=1,2,…,l}。如果對(duì)RSθ,η(A,D)中任意的粒規(guī)則(xi)A→Dk有(xi)B→Dk?(xi)A→Dk (這時(shí)有(xi)B→RSθ,η(B,D)), 則稱RSθ,η(A,D)能被RSθ,η(B,D)蘊(yùn)含, 并記這種蘊(yùn)含關(guān)系為RSθ,η(B,D)?RSθ,η(A,D);否則稱RSθ,η(A,D)不能被RSθ,η(B,D)蘊(yùn)含,并記為RSθ,η(B,D)?/ RSθ,η(A,D)。

從表2中可以看出，物料含水率為17%、21%時(shí)，顆粒飼料各指標(biāo)均符合行標(biāo)SC/T 6020-2002中各指標(biāo)范圍。為使試驗(yàn)結(jié)果更加精確，綜合考慮前期試驗(yàn)結(jié)果，最終確定取物料含水率17%、19%、21%為正交試驗(yàn)含水率因素值。

表2 試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Test results

2.1.2 原料精粗配比對(duì)顆粒飼料成型效果的影響

試驗(yàn)中，選擇喂料速度300 r/min，且保持不變，物料含水率選擇含水率單因素試驗(yàn)上限 21%，研究原料不同精粗配比的變化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 原料精粗配比對(duì)顆粒飼料成型效果的影響Fig.2 Impact of forage-concentrate ratio on molding effect of particles feed

從圖2中可以看出，隨著小麥秸稈所占比例的增加，顆粒飼料的密度降低，且在6∶4與5∶5之間下降幅度較大，但試驗(yàn)結(jié)果均符合行標(biāo)SC/T6020-2002[21]中規(guī)定環(huán)模顆粒飼料制粒機(jī)在無蒸汽調(diào)質(zhì)情況下顆粒飼料密度范圍（900～1 200 kg/m3）；成型率有所變化，但變化不大，同樣試驗(yàn)結(jié)果符合行標(biāo) SC/T6020-2002[22]中規(guī)定成型率范圍（≥90%）；粉化率在8∶2與6∶4之間變化幅度較大，且精粗配比為8∶2時(shí)的粉化率為19.35%，超出行標(biāo)SC/T6020-2002[21]中規(guī)定環(huán)模顆粒飼料制粒機(jī)在無蒸汽調(diào)質(zhì)情況下顆粒飼料粉化率范圍（≤13%）。因此，將正交試驗(yàn)中原料不同精粗比例的因素值范圍確定為 6∶4,5∶5, 4∶6。

2.1.3 喂料速度對(duì)顆粒飼料成型效果的影響

試驗(yàn)中，物料含水率、原料精粗配比 2因素的水平保持不變，旨在研究喂料速度的變化對(duì)顆粒成型效果的影響。喂料速度由變頻器的相關(guān)參數(shù)調(diào)節(jié)。根據(jù)9KWH-250型環(huán)模秸稈顆粒成型機(jī)生產(chǎn)率確定喂料速度的選擇。以300 r/min為試驗(yàn)下限值，以100 r/min遞增。

試驗(yàn)物料仍為麥秸稈與玉米粒的混合粉料，物料的含水率取試驗(yàn)上限值 21%, 精粗配比選擇肉羊飼用使用范圍較大的6∶4。

從圖 3中可以看出隨著喂料速度的增加，顆粒飼料的密度逐漸降低，成型率與粉化率在喂料速度為600 r/min時(shí)變化幅度較大。當(dāng)喂料速度為低速時(shí)，物料在壓制室中與環(huán)模、壓輥間的摩擦作用減小，環(huán)模溫度上升較慢，制粒時(shí)間加長(zhǎng)，從而導(dǎo)致顆粒密度大，成型率高，粉化率低。隨著喂料速度的提高，顆粒密度降低、成型率升高，粉化率降低。但當(dāng)喂料速度達(dá)到600 r/min時(shí)，成型率大幅度降低，粉化率大幅度升高。分析原因得出：當(dāng)喂料速度過高時(shí)，物料開始打滑，環(huán)模、壓輥與物料之間的摩擦力增大，導(dǎo)致制粒不連續(xù)，使得成型率下降、粉化率升高。試驗(yàn)結(jié)果得出，喂料速度為600 r/min時(shí)的粉化率值為15.98%，超出SC/T 6020-2002中規(guī)定環(huán)模顆粒飼料制粒機(jī)在無蒸汽調(diào)質(zhì)情況下顆粒飼料粉化率范圍（≤13%）。因此，后續(xù)正交試驗(yàn)中將喂料速度因素值600 r/min去除。

圖3 喂料速度對(duì)顆粒飼料成型效果的影響Fig.3 Impact of feeding rate on molding effect of particles feed

2.2 多因素正交試驗(yàn)

由表 3可知，原料精粗配比、物料含水率、喂料速度三因素對(duì)顆粒飼料的密度、成型率、粉化率、純工作小時(shí)生產(chǎn)率及噸產(chǎn)品能耗均有不同程度的影響。極差反應(yīng)各因素對(duì)指標(biāo)影響大小，由極差分析可知，各因素在幾種水平下，物料含水率對(duì)顆粒飼料密度、成型率及粉化率影響顯著，原料精粗配比對(duì)顆粒飼料成型率、粉化率均有較顯著的影響，喂料速度對(duì)顆粒飼料純工作小時(shí)生產(chǎn)效率影響顯著。利用極差分析法分析三因素對(duì)成型性單一指標(biāo)、純工作小時(shí)生產(chǎn)率及噸產(chǎn)品能耗的影響，暫不考慮誤差列對(duì)指標(biāo)的影響。

1）影響密度的因素。由正交試驗(yàn)表4中密度的極差值（R值）大小可以看出，原料含水率對(duì)顆粒飼料密度的影響最大；其次是原料不同精粗配比；不同喂料速度對(duì)其的影響最小。獲得最高密度的試驗(yàn)是 4號(hào)試驗(yàn)，工藝條件為A2B1C2。

表3 四因素三水平正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析計(jì)算表Table 3 Four factors and three levels test data analysis and calculation table

2）影響成型率的因素。由正交試驗(yàn)表4中成型率的極差值（R值）大小得出，原料不同精粗配比對(duì)顆粒飼料成型率的影響最大；物料含水率對(duì)顆粒飼料成型率的影響位居其次；不同喂料速度的影響最小。獲得最高成型率的試驗(yàn)是7號(hào)試驗(yàn)，工藝條件為A3B1C3。

3）影響粉化率的因素。由正交試驗(yàn)表4中粉化率的極差值（R值）大小可以看出，影響顆粒飼料粉化率的最大因素是物料含水率；原料精粗配比的影響略低于物料含水率，位居第二位；不同喂料速度的影響最小。粉化率最低的7號(hào)試驗(yàn)工藝條件為A3B1C3。

4）影響純工作小時(shí)生產(chǎn)率的因素。產(chǎn)量反應(yīng)了制粒機(jī)的生產(chǎn)效率，純工作小時(shí)內(nèi)制粒速度越快，則制粒機(jī)的生產(chǎn)效率越高[3]。由正交試驗(yàn)表4中純工作小時(shí)生產(chǎn)率的極差值（R值）大小可以看出，影響純工作小時(shí)生產(chǎn)率的最大因素是喂料速度；物料不同含水率的影響位居第二位；最后是物料不同精粗配比。純工作小時(shí)生產(chǎn)率最高的3號(hào)試驗(yàn)工藝條件為A2B2C3。

5）影響噸產(chǎn)品能耗的因素。由正交試驗(yàn)表4中成型率的極差值（R值）大小可以看出，物料含水率是影響噸產(chǎn)品能耗的最大因素；其次是原料不同精粗配比；不同喂料速度的影響最小。噸產(chǎn)品能耗最低的 7號(hào)試驗(yàn)工藝條件為A3B1C3。

2.2.2 各因素對(duì)各指標(biāo)影響的試驗(yàn)結(jié)果方差分析

正交試驗(yàn)的極差分析方法與其他同類分析方法相比有著簡(jiǎn)單直觀、計(jì)算量小的優(yōu)點(diǎn)，但極差分析不能估計(jì)誤差對(duì)指標(biāo)影響的大小，同時(shí)不能精確的估計(jì)各試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的重要程度。且從正交試驗(yàn)表中可以看出，由誤差列對(duì)各指標(biāo)的影響數(shù)值已經(jīng)超出可忽略不計(jì)的范圍，尤其是對(duì)粉化率的影響，更是排在三因素之前。因此引入方差分析來彌補(bǔ)極差分析的不足。

利用DPS數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)以顆粒飼料密度、成型率、粉化率、純工作小時(shí)生產(chǎn)率及噸產(chǎn)品能耗為指標(biāo)的正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，得到如表4所示的結(jié)果。

表4 三因素對(duì)顆粒飼料密度、成型率、粉化率、純工作小時(shí)生產(chǎn)率及噸產(chǎn)品能耗影響試驗(yàn)結(jié)果的方差分析Table 4 Analysis of variance of three factors affect test result in density、molding rate、pulverization rate、productivity of pure working hours and energy consumption of tons of products of particles feed

方差分析表明物料含水率對(duì)于顆粒飼料密度有顯著影響，原料精粗配比、喂料速度對(duì)顆粒飼料密度影響不顯著；原料精粗配比、物料含水率及喂料速度對(duì)顆粒飼料成型率影響均不顯著；試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的偶然誤差和條件誤差對(duì)于顆粒飼料粉化率有顯著影響；原料精粗配比、物料含水率及喂料速度對(duì)顆粒飼料純工作小時(shí)生產(chǎn)率影響均不顯著；物料含水率對(duì)噸產(chǎn)品能耗影響顯著，原料精粗配比及喂料速度對(duì)噸產(chǎn)品能耗影響均不顯著。

2.2.3 綜合平衡分析得出最優(yōu)生產(chǎn)條件

綜合平衡的一般原則是：當(dāng)各指標(biāo)的重要性不一樣時(shí)，選取水平應(yīng)保證重要的指標(biāo)；當(dāng)各指標(biāo)的重要性相仿時(shí)，選取水平則應(yīng)優(yōu)先照顧主要因素或看多數(shù)的傾向。通過綜合平衡法分析得到三因素影響主次順序?yàn)槲锪虾剩驹暇峙浔龋疚沽纤俣取?/p>

從各個(gè)指標(biāo)的計(jì)算分析、極差分析以及方差分析來看（表5），因素A對(duì)各個(gè)指標(biāo)均有影響，但影響均不顯著，且A3出現(xiàn)居多，取A3為好。因素B對(duì)各個(gè)指標(biāo)均有影響，尤其對(duì)顆粒飼料密度及噸產(chǎn)品能耗影響顯著。B1、B2均出現(xiàn)2次，從試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，B2的粉化率好于B1，B1純工作小時(shí)生產(chǎn)率及噸產(chǎn)品能耗均好于B2。考慮到節(jié)能降耗等經(jīng)濟(jì)效益問題，且B1與B2的粉化率均達(dá)標(biāo)，因此選取B1。因素C對(duì)純工作小時(shí)生產(chǎn)率的影響最好，取C3為宜。因此，本試驗(yàn)可得出秸稈配合顆粒飼料最好的加工條件為A3B1C3。

表5 綜合平衡分析Table 5 Comprehensive balance analysis

2.2.4 最優(yōu)生產(chǎn)條件A3B1C3試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

為保證試驗(yàn)結(jié)果具有指導(dǎo)意義，對(duì)A3B1C3的加工條件進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，即原料精粗配比 4∶6，物料含水率17%，喂料速度500 r/min。試驗(yàn)結(jié)果為顆粒密度1 116.48 kg/m3，成型率99.51%，粉化率7.36%，純工作小時(shí)生產(chǎn)率達(dá)到716 kg/h。試驗(yàn)結(jié)果證明在A3B1C3的生產(chǎn)條件下，顆粒密度符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，成型率與純工作小時(shí)生產(chǎn)率達(dá)到最高，粉化率雖然不是最低，但完全符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，說明工藝參數(shù)組合優(yōu)化可靠。

3 討 論

1）已有的研究文獻(xiàn)[25-33]中多將研究重點(diǎn)放在多因素正交試驗(yàn)及最優(yōu)生產(chǎn)條件的確定上，正交試驗(yàn)中的各因素值多為參考相關(guān)文獻(xiàn)或憑借經(jīng)驗(yàn)選值。本文將正交試驗(yàn)中的各因素值的單因素試驗(yàn)均作為研究重點(diǎn)，通過多次單因素試驗(yàn)縮小范圍，最終確定最能反映生產(chǎn)中實(shí)際情況的因素值形成正交試驗(yàn)，得到了更為系統(tǒng)準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果。

2）三因素對(duì)顆粒飼料粉化率試驗(yàn)結(jié)果的方差分析顯示，空列誤差對(duì)粉化率的影響顯著。空列誤差既有可能是試驗(yàn)過程中的偶然誤差引起，同時(shí)也可能是本文沒有作為影響因素的其他因素導(dǎo)致的條件誤差?？梢宰鳛檠芯恐攸c(diǎn)，在后續(xù)的試驗(yàn)研究中進(jìn)行探討。

3）在引用中華人民共和國農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SC/T6020-2002中規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)時(shí)，本試驗(yàn)選擇了無蒸汽調(diào)制狀態(tài)下的技術(shù)要求指標(biāo)。因?yàn)楸驹囼?yàn)是在農(nóng)機(jī)所針對(duì)適度規(guī)模生產(chǎn)所研制的制粒機(jī)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，以密度、成型率、粉化率、純工作小時(shí)生產(chǎn)率及噸產(chǎn)品能耗五個(gè)品質(zhì)指標(biāo)開展精、粗料制粒加工工藝參數(shù)的試驗(yàn)研究。所研制的設(shè)備是服務(wù)農(nóng)牧民為主體的使用者，故為了滿足成本低、易操作的要求，試驗(yàn)未考慮蒸汽調(diào)制因素。

4 結(jié) 論

1）顆粒成型效果最好的原料含水率范圍在 17%～21%之間。

2）粉化率在精粗配比8∶2與6∶4之間變化幅度較大，且精粗配比為8∶2時(shí)的粉化率為19.35%，超出行標(biāo)SC/T 6020-2002中規(guī)定環(huán)模顆粒飼料制粒機(jī)在無蒸汽調(diào)質(zhì)情況下顆粒飼料粉化率范圍（≤13%）。

3）隨著喂料速度的增加，顆粒飼料的密度逐漸降低，成型率與粉化率在喂料速度為 600 r/min時(shí)變化幅度較大。喂料速度為600 r/min時(shí)的粉化率值為15.98%，超出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SC/T6020-2002中規(guī)定環(huán)模顆粒飼料制粒機(jī)在無蒸汽調(diào)質(zhì)情況下顆粒飼料粉化率范圍（≤13%）。

4）通過方差分析得出：物料含水率對(duì)于顆粒飼料密度、顆粒飼料純產(chǎn)品能耗有顯著影響，對(duì)成型率、顆粒飼料純工作小時(shí)生產(chǎn)率影響均不顯著；原料不同精粗配比、不同喂料速度對(duì)顆粒飼料密度、顆粒飼料純工作小時(shí)生產(chǎn)率、顆粒飼料純產(chǎn)品能耗影響不顯著；試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的偶然誤差和條件誤差對(duì)于顆粒飼料粉化率有顯著影響。

5）通過綜合平衡法分析得到三因素影響主次順序?yàn)樵虾剩揪至吓浔龋疚沽纤俣?。推出秸稈配合顆粒飼料的最好的加工條件為A3B1C3，即原料精粗配比4∶6，物料含水率17%，喂料速度500 r/min。

6）在A3B1C3的生產(chǎn)條件下，顆粒密度符合國家行標(biāo)要求，成型率與純工作小時(shí)生產(chǎn)率達(dá)到最高，粉化率雖然不是最低，但完全符合國家行標(biāo)要求。試驗(yàn)結(jié)果證明，通過正交試驗(yàn)得出的最優(yōu)生產(chǎn)條件，基本符合實(shí)際生產(chǎn)情況，說明工藝參數(shù)組合優(yōu)化可靠。

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