文│王誠 董曉桐 董桂紅 范秋蘋（山東寵言生物科技有限公司）

貓砂主要用來收集寵物貓的排泄物，需經(jīng)常更換，消耗量較大，在寵物用品市場中占據(jù)重要的市場份額。我國寵物市場起步晚，但寵物數(shù)量和寵物用品的需求量與日俱增。豆腐貓砂是目前消費(fèi)市場上較受歡迎的貓砂種類，其含水量低、吸水性強(qiáng)、除臭性及結(jié)團(tuán)性較好，且為植物基原料組成，天然、安全、易降解。但目前市場上的豆腐貓砂質(zhì)量良莠不齊，生產(chǎn)工藝造成的貓砂易碎、粉塵大、吸水速度慢等問題亟待改進(jìn)。

根據(jù)豆腐貓砂的生產(chǎn)工藝及研究背景，在技術(shù)指標(biāo)層面上，對豆腐貓砂質(zhì)量影響較大的是粒徑、硬度和含水量。本研究對粒徑、硬度、含水量進(jìn)行單因素及正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定豆腐貓砂的最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)，為生產(chǎn)工藝的改進(jìn)提供理論依據(jù)和參考。

一、材料與方法

1.材料與設(shè)備。

（1）試驗(yàn)材料。豆渣、玉米淀粉、瓜爾膠等原料均為市售，原料水分均小于6%。

（2）試驗(yàn)設(shè)備。單軸攪拌機(jī)、提升機(jī)、環(huán)模制粒機(jī)、烘干機(jī)、震動(dòng)分級篩、真空包裝機(jī)、電熱式恒溫烘箱、質(zhì)構(gòu)儀等生產(chǎn)及檢測設(shè)備由公司生產(chǎn)基地提供。

2.豆腐貓砂的加工過程。豆腐貓砂制備過程主要分為9步，上料—輸送—混合攪拌—制粒—烘干—輸送—冷卻—篩選—包裝。在攪拌混合階段原料的均質(zhì)程度是保證制粒時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的關(guān)鍵。

3.不同技術(shù)指標(biāo)對豆腐貓砂品質(zhì)的影響。在不改變原料配方的前提下，通過調(diào)整生產(chǎn)設(shè)備工藝參數(shù)，改變豆腐貓砂粒徑、硬度、含水量三種工藝參數(shù)，來探究不同工藝參數(shù)對貓砂品質(zhì)的影響，確定最佳工藝參數(shù)，完善生產(chǎn)工藝。

（1）不同粒徑對豆腐貓砂品質(zhì)的影響。豆腐貓砂粒徑分別以1毫米、1.5毫米、2毫米、2.5毫米、3毫米進(jìn)行單因素試驗(yàn)，控制硬度50N，含水量10%，根據(jù)豆腐貓砂評定標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算各指標(biāo)得分。

（2）不同硬度對豆腐貓砂品質(zhì)的影響。豆腐貓砂硬度分別以35N、40N、45N、50N、55N、60N進(jìn)行單因素試驗(yàn)，控制粒徑2毫米，含水量10%，根據(jù)豆腐貓砂評定標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算各指標(biāo)得分。

（3）不同含水量對豆腐貓砂品質(zhì)的影響。含水量分別以8%、9%、10%、11%、12%進(jìn)行單因素試驗(yàn)，控制粒徑2毫米，硬度50N，根據(jù)豆腐貓砂評分標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算各指標(biāo)得分。

（4）正交試驗(yàn)確定三種技術(shù)指標(biāo)對豆腐貓砂品質(zhì)的影響。根據(jù)單因素試驗(yàn)確定添加量的三個(gè)水平，設(shè)計(jì)L9（33）正交試驗(yàn)，具體因素水平及設(shè)計(jì)表見表2、表3。按照圖1制備豆腐貓砂，每組做三次平行試驗(yàn)，并計(jì)算各組評分。

4.豆腐貓砂的評價(jià)指標(biāo)。本研究選擇用戶最為關(guān)心的4個(gè)指標(biāo)，使用感受、吸水速度、粉塵率、結(jié)團(tuán)強(qiáng)度指標(biāo)作為豆腐貓砂性能指標(biāo)評價(jià)依據(jù)，按照團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)TCIQA11-2020《豆腐貓砂規(guī)范》制定評定標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

表1 豆腐貓砂評定標(biāo)準(zhǔn)

（1）寵物貓?jiān)囼?yàn)。選擇10只體重、年齡相近的寵物貓作為觀察對象，連續(xù)觀察一周（7天），記錄寵物貓使用各組豆腐貓砂排泄時(shí)的狀態(tài)，寵物貓由公司貓舍提供。

（2）吸水速度試驗(yàn)。根據(jù)寵物貓日常排泄情況及貓砂平均吸水率，選擇10克貓砂與20毫升溫水接觸時(shí)的吸水速度進(jìn)行試驗(yàn)與評分。

（3）粉塵率試驗(yàn)。將真空包裝后的各組豆腐貓砂模擬搬運(yùn)過程，再拆封過篩。過篩選用30目篩網(wǎng)，稱量相同質(zhì)量的貓砂（M）過篩，過篩后的貓砂質(zhì)量稱重記為m。粉塵率＝（M-m）/M×100%。

（4）結(jié)團(tuán)強(qiáng)度試驗(yàn)。選擇15厘米作為試驗(yàn)高度，10次自然跌落試驗(yàn)，觀察其保持完整不破碎的次數(shù)判斷結(jié)團(tuán)強(qiáng)度，計(jì)算百分率。

二、結(jié)果與分析

1.不同技術(shù)指標(biāo)的單因素試驗(yàn)結(jié)果。

（1）粒徑對豆腐貓砂品質(zhì)的影響如圖1所示。粒徑在1～3毫米范圍內(nèi)變化時(shí)，豆腐貓砂的性能評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。其中粒徑2毫米的豆腐貓砂表現(xiàn)最好，粒徑過低導(dǎo)致貓砂粉塵率較高，粒徑增大導(dǎo)致貓砂結(jié)團(tuán)性降低，吸水性變差。

◎圖1 豆腐貓砂不同技術(shù)指標(biāo)的單因素試驗(yàn)結(jié)果

（2）硬度對豆腐貓砂品質(zhì)的影響如圖1所示。硬度在35N～60N范圍內(nèi)豆腐貓砂的性能指標(biāo)評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在55N時(shí)觀察到豆腐貓砂吸水速度快，粉塵率低，結(jié)團(tuán)強(qiáng)度較好，硬度降低貓砂易破碎，粉塵率升高，硬度增加結(jié)團(tuán)性降低，據(jù)觀察寵物貓使用有不適感。

（3）含水量對豆腐貓砂品質(zhì)的影響如圖1所示。含水量為11%的豆腐貓砂各指標(biāo)表現(xiàn)較好，含水量增加導(dǎo)致結(jié)團(tuán)性和吸水性降低。

2.三種技術(shù)指標(biāo)的正交試驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，在性能指標(biāo)評分最高點(diǎn)上下取值，選擇粒徑1.5毫米、2毫米、2.5毫米三個(gè)水平，硬度50N、55N、60N三個(gè)水平，含水量10%、11%、12%三個(gè)水平，設(shè)計(jì)三因素三水平正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)因素水平表如表2所示，正交試驗(yàn)表及方差分析如表3所示。每組做三次平行試驗(yàn)，經(jīng)性能測試后進(jìn)行評分并采用Excel 2010及SPSS 26.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

表2 正交試驗(yàn)因素水平表

在性能測試過程中，綜合評分最高的是第4 組A2B2C1，豆腐貓砂的粒徑為2毫米，硬度55N，含水量10%。寵物貓使用時(shí)無不適感，且在進(jìn)出貓砂盆過程中無帶出情況，吸水速度快，結(jié)團(tuán)性好，粉塵低。由SPSS 26.0對數(shù)據(jù)分析可知，各試驗(yàn)因素對性能指標(biāo)評分的影響顯著（P＜0.05），由R值可得三個(gè)因素對豆腐貓砂性能影響順序?yàn)楹浚居捕龋玖健?/p>

三、結(jié)論

本試驗(yàn)通過單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)，在不改變豆腐貓砂原料及配方的前提下，通過調(diào)節(jié)生產(chǎn)設(shè)備的參數(shù)，探究不同水平的粒徑、硬度、含水量對豆腐貓砂使用效果和性能指標(biāo)的影響，根據(jù)各指標(biāo)評分來確定最佳的豆腐貓砂粒徑、硬度和含水量。試驗(yàn)結(jié)果表明，豆腐貓砂最佳粒徑為2毫米，硬度為55N，含水量為10%時(shí)，豆腐貓砂各項(xiàng)性能試驗(yàn)結(jié)果良好，寵物貓使用無不適感，豆腐貓砂吸水速度快，粉塵率低，結(jié)團(tuán)性能較強(qiáng)，屬于一等品貓砂，本試驗(yàn)為豆腐貓砂生產(chǎn)參數(shù)的選擇和生產(chǎn)工藝的改進(jìn)提供了理論參考。