液体饲料的后置添加技术

　　随着饲料厂设备中越来越多的采用热加工设备，如膨化机、挤压膨化机或其它类型的强调质设备以及高温短时加工设备，使饲料在制粒、挤压和膨化过程中受温度、压力和水分的强烈作用，导致饲料中的抗营养因子钝化，并使蛋白质变性，淀粉糊化，有利于畜禽的消化吸收，但同时也带来了许多负面影响。

　　1.液体后置添加的必要性

　　1.1维生素的损失

　　温度、压力、摩擦力和水分都将导致维生素的损失，尤其经膨化加工高温（温度94～104℃，平均温度为100℃）的作用对维生素的破坏更为严重。尤其VC、VK和VB1损失最为严重。

　　1.2酶制剂的损失

　　由于酶是一种蛋白质，饲料加工过程对酶制剂的活性有重要影响。一般酶的最适温度在35～40℃之间，最高不超过50℃。但制粒膨化过程中的温度有时达120℃以上，并伴有高湿和高压。在这样的条件下，大多数酶制剂的活性损失殆尽。

　　1.3微生物制剂的损失

　　微生物制剂目前应用比较多的有乳酸杆菌、链球菌、芽孢杆菌和酵母，这些微生物对高温尤为敏感，当制粒温度超过85℃时活性全部丧失。

　　由于上述3类物质在膨化或制粒过程中都会有不同程度的损失，并且随着饲料资源的不断开发，液体组分在动物饲料中的使用量大幅度增加。今天，在饲料中普遍使用的液体饲料组分包括各种脂溶性维生素、矿物质、抗生素、氨基酸和酶制剂等，这些都为研究液体饲料后置添加技术提供了动力，因而近年来国外越来越多的学者开展了膨化制粒后置添加技术的研究。

　　2.后置添加的优点

　　2.1可使热敏性微量组分免受热加工的损害，减少这些组分的添加量，从而降低生产成本。例如，采用液体后置添加技术，大大提高了维生素的活性保持率（如表1）。

　　2.2将药物的添加放在后面而不是加于混合机中，有利于减少混合机及后路设备的药物残留，减少交叉污染，如鸡饲料中绝不允许出现在猪饲料中使用的一些抗生素，从而提高产品质量和安全性。

　　2.3某些微量组分的添加设置在制粒或膨化之后，有利于根据用户的需求来添加，从而可以满足用户的要求。

　　3.后置添加液体的原料及其优点

　　目前能得到的后置添加液体原料有：

　　⑴维生素，包括水溶性维生素（VC等）和脂溶性维生素（VE等）。

　　⑵酶制剂，如植酸酶、淀粉酶和蛋白酶等。

　　⑶生长促进剂，包括抗生素如莫能菌素等及益生素如乳酸菌和酵母。

　　⑷其它，如抗氧化剂、风味剂、着色剂、调味剂、植物油、有机酸和氨基酸等。

　　采用液体原料与粉状原料相比，有以下优点：

　　⑴省去了干燥工艺许多微量组分如酶等是以液体状态生产然后再干燥的，干燥工序的生产成本较高，若采用液体状的微量添加剂则不需干燥，从而节约成本。

　　⑵减少了交叉污染微量添加剂在使用时，可直接从供应商的容器内泵取，从而可减少交叉污染和对环境的潜在污染。

　　⑶降低了包装、运输和贮藏费用液体可用塑料桶或铁桶包装，这些桶可重复使用，因而降低了包装成本，同时可以减少残留损失。

　　表1维生素添加形式对其活性的影响维生素活性保持率/％

　　粉末状液体状

　　VA6079

　　VB151144

　　VB21278

　　VB64771

　　VB12086

　　VE6689

　　VK3038

　　烟酸46105

　　生物素061

　　4.液体后置添加技术

　　4.1直接添加悬浮液或胶体

　　Kvanta（1987）报道，将含有少量生物活性的物质（包括维生素、激素、酶、细菌等）结合到加工过的饲料中。将其先与一种惰性载体混合成泥状，然后形成均匀的悬浮液，悬浮液再通过一种设备转化为一种可作用于粒料的形态，形成均匀的一层薄膜，覆盖于粒料的表面。Lavery（1996）也报道了一种添加某些成分到颗粒中的方法：将添加物质与一种粘性胶体混合后，再与饲料颗粒混合。这种覆盖胶体的颗粒基本上是均匀的，对混合机的污染也很小，它的添加量约为每吨饲料2～40kg。这两种添加方法比较适合于小批量生产饲料或农场自行加工。

　　4.2喷雾添加液体

　　目前，国内外研究饲料中液体后置添加技术的公司并不是很多，而且这些公司主要集中在欧美几个工业发达国家。由于喷涂精确性、准确性、液体饲料种类以及剂量等要求不同，各个国家、公司的后置添加系统存在着一定的差异。现把当今几种比较有代表性的液体添加系统介绍如下：

　　德国AmandusKahl公司是开发后置添加和配料技术的先行者，其液体添加系统的核心是旋转喷雾添加机RotosprayTypeRS350。该机机内的中部设置有一组高速旋转的转碟，当转碟高速旋转时，可将1ml的液体饲料原料分开为1000万粒雾粒，喷洒在转碟四周由上而下的颗粒或膨化饲料上。该机结构简单，喷雾效果好，分布均匀。据资料介绍，当用于添加植酸酶时，液体分布的均匀度的变异系数小于10％；当颗粒料的流量为5～20t/h时，液体料喷在颗粒饲料上的达98％以上。

　　比利时的Schranwen公司与美国的Finnfeads国际公司联合开发了新型喷涂—添加系统。该系统通过一台泵将液态的酶制剂以经过计量的流速送至一气助雾化喷咀，喷咀位于一旋转圆盘的上方，这个圆盘从一个冲击式称量器中接收颗粒饲料，并能使物料在其上停留大约30s。由于圆盘的转动，再加上有一个浆轮对颗粒饲料的不断翻动，因而所有的颗粒都能被喷涂到。

　　诺和诺德公司（1993）开发了一种液体喷涂系统，这种系统能满足饲料制粒后液体酶制剂的要求。它主要由一个高精度的计量泵组成，它将精确量的液体酶制剂，经气压喷头喷出，并且泵的输出可根据饲料的不同而调整。

　　Daniso公司也开发了一种将液体酶制剂喷涂到颗粒饲料表面的酶喷涂系统，这种喷涂系统在添加液体酶制剂时，能保证添加量的精确和安全，并且该公司还配套生产了一系列的液体酶制剂。

　　Chevita（1998）发明了一种新的喷涂应用系统，它能够同时在加工过的饲料上喷涂多达4种液体或胶体添加物，喷涂的剂量为0.1～5kg/t。

　　丹麦Sprout－Matador公司于1999年开发了微量液体添加系统（MicroFluidSystemMFS），该系统主要用于添加维生素、氨基酸、香味物质和酶等微量液体成分到颗粒上。该系统的喷涂剂量能够达到10g/t，并且其变异系数（CV）小于10％。由于MFS系统能够根据不同的饲料类型、配方的改变相应地调整喷涂，从而节省时间。其液体添加的准确性能够达到98％以上。

　　BASF公司联合ProMinent公司于1999年3月开发了一种新的先进液体酶制剂应用系统（PPA系统）。该系统着重在于其精确性，同时该系统的喷涂剂量能够达到每吨饲料83ml。该系统拥有喷涂精确（±1.5％）和变异系数小（cv<10％）等特点。为了避免阻塞以及粉尘问题，该系统采用密闭、自我清理和故障自我排除等特点。PPA系统采用PLC控制面板控制可全自动喂料或单独控制。

　　丹麦KOF＆G（KoldingOmegnsFoderstofOgingsforening）公司于1999年夏初研究开发了一种液体喷涂系统，其应用方法主要基于著名的旋转圆盘定律和AmandusKahl公司的控制系统。该系统有5个喷淋系统泵，分别负责不同微量液体成分。两个由尼龙制成的旋转圆盘围绕圆锥的顶点以2800r/min的速度高速旋转。两旋转圆盘上面的喷口注入第一块圆盘中心的圆锥体中。圆锥体周围的缺口和圆盘边缘的缺口作为小液滴喷射出来的通道。一旦遇到第二张圆盘表面微凹处，缺口就释放出微小粒子，立即喷雾到正在下落的颗粒料中。

　　我国农业机械化科学研究院于2000年自行研究开发了一种液体喷涂系统LC50S。该系统的核心设备是液体喷涂机。工作时物料盘和液体盘同时起动，停留在物料盘上的干物质，在离心力和重力的作用下，被在360°的范围内抛出，并形成一向下流动的均匀干物料帘。与此同时，液体罐内的液体被泵入高速旋转的液体盘内，尔后在离心力的作用下被向上抛出，从而形成一向上的液体帘。两种逆向运动的料帘在喷涂室内，在桨叶的帮助下，经充分接触后落入混合室，在混合室内进一步混合后从料口流出。

　　这些系统大多数由控制柜、喷涂机、液体计量系统、液体罐、液体泵和喂料器6个部分组成。由于喷涂机类型和液体计量系统的不同，各国公司所开发出的系统也有所不同。液体喷涂机是系统的核心设备，目前国际上主要运用的喷涂机有以下几种类型：

　　⑴普通喷涂机其主要包括旋转喷雾添加机和两圆盘旋转添加机。

　　⑵真空喷涂机包括双轴桨叶式真空喷涂机、旋转式真空喷涂机（RVC）和立式真空喷涂机（VAC）。

　　根据液体计量系统的不同又分为以下几种：

　　⑴德国AmandusKahl公司开发的AmandusKahl系统，液体配料和后置添加的工艺组合。

　　⑵加拿大AdvancedAutomations公司开发的D.W.Robot系统。该系统含有3种计量方法：从液体罐中减重法加入，从散装罐控制时间的正压压入和从散装罐经脉冲流量计流入。

　　⑶美国BetaReven公司开发的Liquidmaster系统，该系统由一些液体秤组成。

　　5.影响液体添加质量的主要因素

　　5.1温度

　　温度的改变会影响液体的特性，从而影响计量精度。通常情况下，温度越低，液体密度越大。例如，温度升高50℃，大多数氨基酸的密度增加3％～5％，动植物油脂温度为84±5℃时，其密度变化率为±5％。

　　5.2饲料处理

　　对于后置添加，应使饲料均匀涡流运动，并形成较大的帘宽，以便液体与固体饲料充分接触，提高喷涂均匀性。但是，实际上并不可能在所有的饲料颗粒表面均喷射到液态添加剂。因此制粒后经喷射处理的饲料包括两部分：一是已喷上添加剂的部分；二是未喷上添加剂的部分。

　　5.3饲料粒度

　　饲料粒度越大，表示在同样重的样品中，颗粒数目越小，而且粒度越大就越难在饲料表面上喷涂液滴，因而均匀性就越差。反之，颗粒越大对一定体积的饲料颗粒进行喷涂时，被喷到的颗粒比例就会增大。这就在很多情况下补偿了上面所提到的由于颗粒大而使均匀性变差的因素。由于变异系数更多地是依赖于被喷射到饲料的比例而不是其颗粒大小，因此可以说，颗粒大可以期望得到更好的均匀性，因此必须注意尽量减少在颗粒饲料中的微粒。在喷射过程中，液态添加剂将尽可能地扩散到饲料表面上，而微粒的表面积和重量之比相对较大，因此越小的颗粒所拥有的添加剂比例就越高。由于小颗粒中添加剂含量较高，因此微细颗粒的分层将大大影响饲料中添加剂的均匀性。

　　5.4添加剂量

　　由于许多液体添加剂是浓缩的，且在配方中占的比例很小，有的仅占几十至几百万分之一，为便于计量和雾化，需要对小剂量液体进行稀释。采用流量计量，最好能稀释到1％；采用重量计量，最好能达到0.1％。

　　5.5喷涂后的混合质量

　　喷涂后需要把喷涂的饲料和未喷涂饲料混合均匀。但充分混合这一步在整个处理过程的重要性往往被忽视。

　　5.6液滴大小

　　为使添加剂在饲料中分布更均匀，最好是含有大量的小液滴，但众多过于细小的液滴会随着饲料流的方向向前飘而不是落在饲料上，导致添加剂最终飘失在空气中，因此应加强喷淋结构的调整，使液滴大小控制在一个窄的对数分布区域内。

　　5.7颗粒饲料强度

　　即使喷涂和混合都均匀，但在后续工序及储运过程中，如果颗粒饲料强度不高产生较多粉末，会造成粉末中添加剂浓度大而颗粒中浓度小。因此，对于后置添加要尽量提高颗粒饲料强度。

　　6.存在的问题

　　6.1后置添加系统的问题

　　后置添加系统一般由接收、处理、储存、压力源、计量和喷涂等组成，而接收、处理和储存部分容易被忽视。

　　6.1.1计量不准确

　　液体计量主要有流量计量和重量计量两种，其中大部分采用成本较低的流量计量方式。流量计量是由控制系统发出信号启动喷涂泵，并打开喷液电磁阀，液体通过流量计时，流量计的脉冲信号发生器向控制系统发出脉冲，一个脉冲代表一定量的液体，控制系统累计脉冲数，当达到所设定脉冲数以后，控制系统发出信号关闭喷液电磁阀。但大部分控制系统读取脉冲的频率不高，流量计的精度范围一般为±0.25％～±0.5％。同时流量计的校正通常是在流量计后设一个旁路来检测流量，但由于实际喷涂管路的阻力和用来检测的旁路的阻力不一致，造成校正费时。同时计量不准确的因素还有：齿轮泵自身存在较大的流量脉动和压力脉动；采用流量计量时，如果管路中气体分离不彻底，这些空气会作为“液体”而计量；流量计和齿轮泵运转件的磨损、腐蚀会降低系统的稳定性；计量系统的控制部分受自身噪音和环境杂波的影响，会导致脉冲信号失真。

　　6.1.2雾化效果不佳

　　再精确的计量系统，雾化不好也会使整个液体添加精度大大降低。常用的雾化方法有压力雾化、离心雾化、气流雾化、超声波雾化等，其中压力雾化、离心雾化最为广泛。在生产过程中流量不好控制，雾化结束时压力显著降低，喷涂均匀性受到影响，同时在喷含有杂质的液体时容易堵塞。

　　6.2后置添加存在的问题

　　一般后置添加，液体是喷涂在颗粒饲料的表面，在后续的包装、储运过程中，颗粒饲料间会产生相互摩擦和碰撞，包裹在颗粒表面的液体很容易从表面剥落形成粉末，降低了颗粒饲料中液体添加剂的含量，造成营养成分损失和配方失真。有研究表明，传统的液体后置添加的颗粒饲料在到达用户时，几乎80％的添加成分在粉末中，极大地影响了成分的效能。

　　7.小结

　　饲料中添加液体可降低运输、处理和贮藏费用，可以采用更加灵活的加工工艺提高饲料品质，保护饲料中有效成分，因此国外许多大型饲料厂使用液体添加技术，特别是后置添加技术，国内也逐步认识并开始采用后置添加技术。同时作为饲料加工的一项新型工艺，在诸如液体载体的选择，微量元素间的相互反应，液滴大小分布对均匀度的影响以及精度的衡量方法等方面仍存在着不同的观点。但后置添加方式也存在一些不足，比如饲料颗粒对液体添加剂的吸收能力直接影响添加效果；添加多种液体时存在交叉污染或发生化学反应的可能。但后置添加技术作为饲料工业的一个新生事物，无疑给饲料工业开辟了广阔的天地，必将在未来的饲料工业中发挥巨大的作用。

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