影响颗粒饲料耐久性指数PDI的因素及其控制

        颗粒饲料耐久性指数PDI（Pellet Durability Index）是反映颗粒饲料质量最主要的指标之一，它是用来衡量颗粒饲料成品在输送和搬运过程中饲料颗粒抗破碎的相对能力。它的操作是把冷却筛分后的颗粒饲料样品放在一个特制的回转箱中翻转一固定时间，模拟饲料的输送和搬运过程，在样品翻转后通过筛分，最后计算筛上物和总量的比值，即为颗粒饲料的耐久性指数PDI。PDI越大，说明颗料抗破碎能力越强，颗粒质量越好，饲料利用率越高。该项操作规程由美国堪萨斯州立大学谷物科学技术系首创，后被美国农业工程协会采纳，并逐步被世界各国饲料界所认同。 

        我国的该项指标是用粉化率来表示的，其操作原理也是采用回转箱的方式，取细粉和总量的比值作为粉化率值，其值是PDI的倒数，表明粉化率值越大，颗粒的抗破碎能力越差，颗粒质量差，其利用率越低。 

        根据笔者的研究和实践经验，影响颗粒饲料PDI的因素是多方面的，为了合理控制颗粒饲料的PDI，本文将从配方、粉碎粒度、调质制粒工序、冷却工序、筛分工序等几方面分别进行讨论。 

1、饲料配方对PDI的影响 

        配方是各种原料的组合，它是影响颗粒饲料耐久性指数PDI的主要因素。有研究表明，配方在各种影响因素中所占的比例大约在40%左右（刘沛民，2003）。配方中的各种原料组分对整个PDI的贡献率是不同的，根据不同原料对PDI的贡献率大小不同，Boerner（1992）把一些常用的原料给出不同的颗粒质量系数（PQF），如表1。颗粒质量系数越大的原料，制出的颗粒越结实，PDI越高，反之则越低。如表中的膨润土、木质素，它们的PQF较高，一般作为粘结剂来使用；又如表中的酸性油，PQF为负的40，表明油脂类原料组分越多，制出的颗粒越松散，颗粒的PDI越低。一个合理的配方，既要考虑营养方面的需求，又要考虑制出颗粒的质量，Boerner（1992）推荐的一个饲料配方的颗粒质量系数至少应大于4.7。

        原料中不同的营养成分及含量高低和来源亦对PDI有不同的影响。淀粉是饲料中的主要营养成分之一，一般生淀粉不容易制粒，制出的颗粒较松散，但如果通过水热作用进行糊化，则其制粒性能大大提高，制出的颗粒表面光滑，冷却后颗粒结合较紧密，颗粒的PDI较高。不同来源的淀粉其对PDI的影响也不同，一般大麦和小麦的淀粉就比玉米和高粱的制粒性能要好，这是因为其所含淀粉的结构不同。蛋白质也是饲料中的主要营养成分，天然蛋白质在水热作用下具有良好可塑性，制出的颗粒紧密结实，PDI较高，但如果配方中的蛋白质含量过高，因其影响蒸汽的吸收，反而制粒性能下降。另外，配方中如果是外加的非蛋白蛋（如尿素），则会影响制出的颗粒的质量。对于饲料中的纤维成分，一般少量的纤维（3%~5%）对颗粒的质量有利，由于纤维的相互牵联作用，制出的颗粒硬度高，不易破碎，但配方中纤维含量较多，由于其本身具有弹性和吸水膨胀作用，制出的颗粒容易产生裂纹，进而容易破碎产生细粉。配方中的脂肪成分，如果是原料本身含有的脂肪，如豆粕等，对颗粒的PDI影响较小，且有利于制粒，减少对模具的磨损。如果是外加的脂肪，则对颗粒的PDI影响较大，制出的颗粒较松散，细粉较多。一般外加脂肪不宜超过3%，再多则需要采用后喷涂的方式进行添加。 

2、粉碎粒度对PDI的影响 

        粉碎粒度越细，粒子的表面积越大，粒子之间越容易结合，同时调质时更容易吸收热量和水分，淀粉的糊化度好，因此制出的颗粒较密实，光滑，不易产生裂纹和细粉。但由于粉碎工序能耗较高，原料并不是粉碎的越细越好，应根据颗粒的直径大小和饲料品种合理选择粉碎机的筛片规格和粉碎机类型。根据笔者的调研，一般采用如下配置较为合理。 

         对于畜禽料来说，一般选用普通锤片式粉碎机，颗粒大小和筛片的筛孔之间有如下对应关系： 

生产φ4~5mm颗粒料，用φ2.5~3mm筛孔； 

生产φ3~3.5mm颗粒料，用φ2~2.5mm筛孔； 

生产φ2~2.5mm颗粒料，用φ1.2~1.5mm筛孔。 

         对于鱼饲料来说，一般要求粉碎后原料全部通过40目标准筛，60目标准筛筛上物不大于20%，多选择筛孔直径为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm的锤片式微粉碎机。 

         对于虾饲料来说，一般要求粉碎后原料全部通过60目标准筛，95%通过80目标准筛，多采用超微粉碎。

         另外，原料粒度的均匀性很重要，粉碎后的原料中不能有过大的颗粒，过大的颗粒不容易和其它原料结合以及影响调质均匀性，制粒后颗粒表面易产生凸凹不平现象和在大颗粒周围产生辐射式裂纹，造成颗粒易破损，影响颗粒的PDI。 

3、调质对PDI的影响 

         调质对颗粒饲料的PDI影响很大，经过良好调质后的原料制粒后粒子之间结合紧密，颗粒表面缺陷少，不易产生细粉，冷却后颗粒硬度较高，在运输过程中不易破碎。影响调质效果的因素主要包括调质温度、调质时间和调质水分等。 

         不同的饲料品种对调质温度、调质时间和水分的要求是不同的。一般畜禽料的调质温度在70~85℃之间，调质时间20~40s，调质后水分14~16%；水产饲料的调质温度85~95℃，调质时间40~120s，调质后水分15~18%；对于一些含有热敏性原料（蔗糖、葡萄糖、脱脂奶粉、乳清粉等）的饲料，温度一般控制在60℃之内，不然会产生焦化，堵塞环模，制粒困难。 

         调质需要的是高品质的饱合蒸汽，对锅炉及管道系统有较高的要求。锅炉应能提供稳定的并且压力在7~10公斤之间的蒸汽，然后通过高压输送管道，进入车间内的分汽包，最后经过减压阀减压至1.5~4公斤再进入调质器。在管道输送过程中，要通过合理布置一定数量的疏水阀排出蒸汽中的冷凝水，保证进入调质器的是饱合蒸汽。减压阀应安装在离调质器4.5~10m远的地方，不要离调质器太近，以保证蒸汽在减压后有足够的空间和时间进行稳定。控制进入调质器的手动截止阀或自动控制阀应采用质量有保证的厂家的产品，以保证调节蒸汽量时流量呈线性变化。

4、制粒机参数对PDI的影响 

        对颗粒饲料PDI较有影响的制粒机参数主要包括产量、环模线速度、环模工作面积、模辊间隙和环模压缩比等。 在制粒机其它参数不变的情况下，产量越高，制出的颗粒越松散，粉料越多。这是因为产量高时，其在模孔中受挤压的时间较短，其单位产量消耗的功率较少，颗粒压实度不够，因此，为了控制颗粒的PDI质量，制粒机应该选用合适的喂料速度，控制产量。 

        环模线速度或转速高时，饲料在挤压区不容易形成合适的料层厚度且饲料难以进入模孔中，造成压辊和环模的相对滑动甚至堵机，影响颗粒质量，同时制出的颗粒以较大的离心力甩出，颗粒容易碰碎，表面裂纹较多。合适的环模线速度在6~9m，一般难以制粒的原料选用较低的速度，容易制粒的原料选用较高的速度。 

         环模工作面积越大，模孔数越多，在同样产量下，饲料在模孔中待的时间较长，受挤压的时间较长，颗粒的组织就越致密，因此制出的颗粒PDI较高。 

当模辊间隙设置在0.1~0.5mm之间时制粒机才能正常工作，在此范围内，间隙越大，颗粒机在同样产量下消耗的功率越多，制出的颗粒PDI越高，这是因为在挤压区压辊对料层中的物料有一个预压缩力。对于不同模孔直径的环模来说，一般压制小直径的颗粒选用较小的间隙，压制较大直径的颗粒选用较大的间隙。 

        环模压缩比是指环模模孔有效长度和模孔直径的比值。对于同一孔径的环模来说，压缩比越大，则意味着环模有效厚度越厚，饲料在模孔中挤出时受到的摩擦阻力越大，挤出的颗粒越结实，因此，为了得到一个较高的颗粒PDI，可适当增大环模的压缩比。不同的颗粒饲料品种对PDI的要求是不同，一般对水产饲料的要求要比畜禽料的高，这是因为高的PDI可以增加颗粒饲料在水中的稳定性，降低水体污染和饲料浪费。环模压缩比并不是越大越好，因为高的压缩比意味着高能耗和低产量，必须根据配方特点合理选择，具体选择方法就不再论述了。 

5、冷却对PDI的影响 

        冷却工序常用的是逆流式冷却器，其主要参数为冷却风量和冷却时间。冷却过程中应避免由颗粒冷却不均匀和冷却风量过大、冷却时间过快造成的颗粒爆腰现象，以至使颗粒表面裂纹较多，容易破碎。冷却器中的物料高度在四周方向应尽量保持平整，不然会引起串风现象，造成冷却不均。冷却风量应根据不同的粒径大小控制在22.6~31.3m3/min.t（张文良等，2004）范围内，同时冷却时间控制在6~9min左右。过大的风量和较短的冷却时间还易造成颗粒外表面和心部水分不一致，容易引起饲料破裂和发霉。 

        对于一些水产料，为了进一步提高其PDI，提高水中稳定性，经常在冷却前增加保温熟化工序，然后再进行冷却或干燥。实践证明，这是一种可行有效的方法，可以明显提高颗粒饲料的PDI和水中稳定性。 

6、筛分对PDI的影响 

        筛分不直接影响颗粒的PDI，但如果筛分效果不好，造成包装成品中粉料较多，到了用户那里，相当于降低了颗粒饲料的PDI，造成饲料的浪费。目前常用的分级筛主要有振动分级筛和回转分级筛，两者的效果都较好。振动分级筛应根据物料的性质、流量来调整筛体的振幅，回转分级筛应选择合理的筛网规格和控制合适的料层厚度，以达到最佳效果，两者的分级效果都应控制在98~99%以上。