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采用雙螺桿膨化機(jī)干法工藝對(duì)寵物全價(jià)粉狀飼料進(jìn)行膨化并制粒，研究所得產(chǎn)品的容重與淀粉糊化度、硬度指標(biāo)之間的關(guān)系，以及設(shè)備參數(shù)和配方特性對(duì)顆粒飼料容重的影響。結(jié)果表明：容重與淀粉糊化度、硬度密切相關(guān)；設(shè)備參數(shù)與配方特性均對(duì)產(chǎn)品容重有極顯著影響；通過(guò)容重的測(cè)定估測(cè)其熟度和硬度具有可行性；可以通過(guò)調(diào)節(jié)喂料速度和膨化玉米比例控制產(chǎn)品容重。

雙螺桿膨化機(jī)干法膨化工藝相對(duì)濕法而言省卻了飼料調(diào)質(zhì)器及其附屬蒸汽鍋爐和管道，設(shè)備安全、簡(jiǎn)單、投資少，適用范圍廣。該工藝使飼料受熱時(shí)間短而對(duì)熱敏營(yíng)養(yǎng)成分破壞少，是一種發(fā)展前景的全價(jià)飼料膨化制粒生產(chǎn)工藝。對(duì)全價(jià)寵物飼料膨化制?？墒沟矸酆?、蛋白質(zhì)變性，消除和鈍化抗?fàn)I養(yǎng)因子、滅活有害微生物，從而提高消化率、改善飼料衛(wèi)生狀況、延長(zhǎng)保質(zhì)期。檢驗(yàn)全價(jià)顆粒型寵物飼料膨化加工程度和效果的工藝指標(biāo)有產(chǎn)品的熟度（以淀粉糊化度表示）、容重和硬度，測(cè)定熟度和硬度繁瑣耗時(shí)，而測(cè)定容重則簡(jiǎn)單易行。使用該工藝加工產(chǎn)品時(shí)，通過(guò)容重估測(cè)其熟度和硬度，通過(guò)調(diào)整設(shè)備技術(shù)參數(shù)和配方定量調(diào)控容重，可為產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)和控制提供*便利。本研究目的是在雙螺桿干法膨化工藝條件下驗(yàn)證通過(guò)顆粒容重定量估測(cè)熟度、硬度指標(biāo)的可行性；以及明確設(shè)備參數(shù)和配方中各因素對(duì)容重影響的規(guī)律。

1 材料和方法

1.1 飼料配方與膨化設(shè)備

表1 飼料配方及營(yíng)養(yǎng)水平（％）

PHJ6 雙螺桿干法膨化機(jī)，主螺桿直徑65 mm，生產(chǎn)率150 kg/h；工作時(shí)直接將混合好的飼料加入喂料器即可，無(wú)蒸汽加溫調(diào)質(zhì)過(guò)程；可控參數(shù)有主螺桿轉(zhuǎn)速、喂料速度和機(jī)筒溫度，通過(guò)設(shè)置交流變頻值（Hz）或溫度下限值實(shí)現(xiàn)調(diào)控。

1.2 膨化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置

喂料速度和主螺桿轉(zhuǎn)速均以交流變頻器設(shè)置值（Hz數(shù)）為單位表示。以Hz數(shù)為x，喂料速度（kg/h）為y的換算關(guān)系式為y=12.82x-0.93，以主螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）為y的換算關(guān)系式為y=7.58x-5。如無(wú)說(shuō)明則膨化機(jī)基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置為：喂料速度13 Hz；主螺桿轉(zhuǎn)速45 Hz；機(jī)筒溫度，入料段130 ℃、中段160 ℃、出料段180 ℃；模板泄壓孔直徑為5 mm，2孔；風(fēng)干飼料加水量22％。如將某參數(shù)作為處理因子時(shí)則按要求設(shè)置。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定的方法

淀粉糊化度采用葡萄糖*簡(jiǎn)化法測(cè)定[1]；顆粒容重用2 000 ml量杯和架盤(pán)天平測(cè)定；顆粒硬度以徑向破碎峰值力表示，使用MG20測(cè)力計(jì)測(cè)定（每樣品35個(gè)重復(fù)值）。

1.2.3 處理因子、水平及測(cè)定指標(biāo)

試驗(yàn)均采用雙因素設(shè)計(jì)。試驗(yàn)一，以配方一、二、三的蛋白水平和喂料速度為處理因子的3×5試驗(yàn)設(shè)計(jì)，測(cè)定容重、糊化度和硬度；試驗(yàn)二，使用配方四，以主螺桿轉(zhuǎn)速和喂料速度為處理因子的4×3試驗(yàn)設(shè)計(jì)，測(cè)定容重；試驗(yàn)三，使用配方五、六、七，以油脂水平和膨化玉米粉比例（代替等量普通玉米粉）為處理因子的3×5試驗(yàn)設(shè)計(jì)，測(cè)定容重；試驗(yàn)四，使用配方一，以機(jī)筒溫度和喂料速度為處理因子的3×5試驗(yàn)設(shè)計(jì)。其中三組機(jī)筒加熱溫度（℃）下限值組合為：一組130、160、190 ℃；二組160、180、190 ℃；三組190、190、190 ℃。試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析使用Microsoft Excel XP的數(shù)據(jù)分析功能進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 喂料速度與配方蛋白質(zhì)含量對(duì)工藝指標(biāo)的影響（見(jiàn)表2）

表2 喂料速度與配方蛋白質(zhì)含量對(duì)工藝指標(biāo)的影響

    以配方為單元縱向分析表2中的三個(gè)指標(biāo)之間關(guān)系得知，不同配方處理中，容重與淀粉糊化度均呈高度負(fù)相關(guān)（r1=-0.886 6，r2=-0.901 2，r3=-0.952 1；P<0.05），以容重估測(cè)糊化度的線性回歸斜率（B）和截距(A)分別為-0.443 9、-0.052 6、-0.282 7（均為P<0.05）和225.13、102.73、201.27；三種配方處理中容重與硬度均有高度相關(guān)（r1=-0.936 8，P<0.05；r2= 0.908 0，P<0.05；r3=0.987 8，P<0.01）,但方向不同，容重與硬度的線性回歸斜率(B)和截距（A）分別為：-0.024 5（P<0.01）、0.021 8（P<0.05）、0.006 8（P<0.01）和12.36、-3.66、2.75。不同配方處理中的相關(guān)方向出現(xiàn)不同，回歸斜率出現(xiàn)不同方向和較大的差值，說(shuō)明配方因素(蛋白含量及其來(lái)源)對(duì)三個(gè)指標(biāo)之間關(guān)系的顯著作用。

   喂料速度對(duì)容重有極顯著影響(P<0.01)，二者高度正相關(guān)（r1=0.990 8，P<0.01；r2=0.953 2，P<0.05；r3=0.994 1， P<0.01），以喂料速度估測(cè)容重的線性方程式分別為：①y=8.54x+247.76（R2=0.981 6）、②y=17.03x+223.24（R2=0.908 7）、③y=9.49x+370.94（R2=0.988 2）；喂料速度對(duì)糊化度有顯著影響（P<0.05），呈較高負(fù)相關(guān)（r1= -0.864 8，P>0.05；r2=-0.878 1，P<0.05；r3=-0.975 3，P<0.01）；喂料速度在三個(gè)配方中對(duì)顆粒硬度的影響沒(méi)有表現(xiàn)出一致性，差異不顯著（P>0.05），但在同一配方中卻存在密切的相關(guān)(r1=-0.935 2，P<0.05；r2=0.951 0，P<0.05；r3=0.971 3，P<0.01），說(shuō)明喂料速度對(duì)硬度的影響受到配方因素的強(qiáng)烈互作。

    以喂料速度水平為單元橫向分析表2，配方蛋白質(zhì)含量對(duì)容重有極顯著影響（P<0.01），為正相關(guān)，五個(gè)喂料速度水平中的相關(guān)系數(shù)（r）分別為0.960 7、0.999 2、0.942 1、0.958 1、0.959 8；配方蛋白質(zhì)含量對(duì)淀粉糊化度存在極顯著影響（P<0.01），但表現(xiàn)為非線性相關(guān)；蛋白質(zhì)含量對(duì)硬度有顯著影響（P<0.05），也表現(xiàn)為非線性相關(guān)。

        2.2 主螺桿轉(zhuǎn)速和喂料速度對(duì)容重的影響（見(jiàn)表3）

表3主螺桿轉(zhuǎn)速和喂料速度對(duì)容重的影響（g/l）

由表3可知，主螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)顆粒容重有顯著影響（P<0.05），三個(gè)不同喂料速度時(shí)，二者均呈較高負(fù)相關(guān)(r1=-0.991 2，P<0.01；r2=-0.985 1，P>0.05；r3=-0.814 4，P>0.05)；喂料速度對(duì)容重具有極顯著影響（P<0.01）。四個(gè)主螺桿轉(zhuǎn)速時(shí)，二者均呈較高正相關(guān)(r1=0.902 5，r2=0.964 3，r3= 0.980 9，r4=0.902 0)。

2.3 油脂含量和膨化玉米比例對(duì)容重的影響（見(jiàn)表4）

表4 油脂含量和膨化玉米比例對(duì)容重的影響（g/l）

    由表4可知，油脂含量和膨化玉米比例對(duì)顆粒容重具有極顯著影（P<0.01）。在5個(gè)膨化玉米比例中油脂含量與容重的相關(guān)系數(shù)分別為r1=0.934 6、r2=0.999 7、r3=0.873 6、r4=0.993 1、r5=0.914 8；在3個(gè)不同的油脂含量水平上，容重與膨化玉米比例之間的相關(guān)系數(shù)分別為r1=-0.969 7、r2=-0.988 0、r3=-0.960 0，均為極顯著相關(guān)(P>0.01)。在3個(gè)油脂水平中以膨化玉米比例估測(cè)容重的線性方程式分別為：①y=-930.8x+24.84，R2=0.940 4；②y=-1 077.4x+814.37，R2=0.976 2；③y=-702.8x+747.36，R2= 0.921 6?？梢?jiàn)，通過(guò)改變膨化玉米在配方中的比例控制容重是準(zhǔn)確有效的方法。

        2.4 加熱溫度下限設(shè)置值組合和喂料速度對(duì)容重的影響（見(jiàn)表5）

表5 加熱溫度下限設(shè)置值組合和喂料速度對(duì)容重的影響(g/l)

    由表5可見(jiàn)，隨溫度設(shè)置值的提高顆粒容重降低，前兩組之間差異顯著(P<0.05)，但從二組到三組差異不顯著(P>0.05)，原因是第三組超出了設(shè)備加熱能力，實(shí)際顯示的出料口溫度并沒(méi)有達(dá)到設(shè)置值(隨喂料速度改變的波動(dòng)范圍在150～170 ℃)。隨喂料速度的提高容重明顯提高，不同喂料速度之間的容重差異極顯著(P<0.01)，喂料速度可以明顯影響膨化飼料的容重或熟度。

        3 討論

        3.1 容重與熟度、硬度指標(biāo)的關(guān)系

    顆粒型寵物全價(jià)飼料的容重與其熟度（淀粉糊化度）之間存在高度負(fù)相關(guān)，可以使用容重定量估測(cè)產(chǎn)品的熟度；容重與硬度之間的相關(guān)性較前者稍低，并且在不同的配方中表現(xiàn)不同，使用容重估計(jì)硬度應(yīng)在同一配方內(nèi)進(jìn)行。應(yīng)指出的是，配方特性對(duì)三者之間的關(guān)系具有顯著影響，并與設(shè)備參數(shù)存在互作，所以具體準(zhǔn)確的估測(cè)應(yīng)建立在確定的設(shè)備參數(shù)和配方特性前提下測(cè)定的回歸方程式。以試驗(yàn)一中配方二為例，通過(guò)容重估測(cè)熟度和硬度的線性方程分別為y=102.73-0.052 6x和y=-3.66+0.021 8x，其中344.7≤x≤481.7。

        3.2 設(shè)備可控參數(shù)對(duì)膨化顆粒容重的影響

    喂料速度對(duì)容重均存在極顯著影響（P<0.01），為正相關(guān)，以試驗(yàn)一中配方二為例，通過(guò)喂料速度調(diào)整容重的線性方程式為y=223.24+17.03x；主螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)容重有顯著影響（P<0.05），為負(fù)相關(guān)；加熱溫度設(shè)置下限值組合對(duì)容重存在顯著影響（P<0.05），與容重負(fù)相關(guān)。盡管主螺桿轉(zhuǎn)速和溫度設(shè)置對(duì)產(chǎn)品容重也有顯著影響，但喂料速度是設(shè)備參數(shù)中控制產(chǎn)品容重zui有效和zui方便的方法。

        3.3 配方特性對(duì)膨化顆粒容重有極顯著影響

    配方蛋白質(zhì)、油脂、膨化玉米含量或比例均對(duì)產(chǎn)品容重存在極顯著影響（P<0.01）。蛋白質(zhì)和油脂含量與容重正相關(guān)，膨化玉米比例（代替等量普通玉米）與容重負(fù)相關(guān)。以試驗(yàn)三中配方六的中等油脂含量為例，通過(guò)改變膨化玉米比例調(diào)整產(chǎn)品容重的線性方程式為y=-1 077.4x+814.37。配方特性中的三個(gè)參數(shù)以膨化玉米比例為控制產(chǎn)品容重zui方便和有效的手段，可一定程度彌補(bǔ)干法膨化工藝中熱能供給量偏低的缺陷，而獲得適合的產(chǎn)品容重和熟度。

    應(yīng)指出的是，本文是在特定設(shè)備和配方條件下進(jìn)行的，研究結(jié)果中容重、糊化度和硬度之間的相關(guān)關(guān)系、設(shè)備參數(shù)和配方特性對(duì)產(chǎn)品容重的影響應(yīng)有普遍意義，但具體的定量關(guān)系則存在局限性。使用不同的設(shè)備進(jìn)行特定配方的膨化寵物顆粒飼料加工時(shí)，應(yīng)具體測(cè)定其定量關(guān)系式。

章丘市海源機(jī)械有限公司

：賈松

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