影響顆粒飼料制粒質(zhì)量(穩(wěn)定度和硬度)的因素很多，主要包括原料組成、粉碎粒度、調(diào)質(zhì)、環(huán)模、冷卻等，其中飼料的原料組成是主要影響因素(Wilson,1994;Turner,1995)。飼料原料不同，對顆粒質(zhì)量的影響作用也有很大不同。文章從飼料原料的角度，就影響顆粒飼料制粒質(zhì)量的因素作一綜述。
1 不同原料成分的制粒特性

飼料原料的制粒性能是指原料被壓制成顆粒的難易程度。影響原料制粒性能的因素主要包括物料的容重、粒度、淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維、含水量、摩擦性和防腐性等。其中飼料原料的組成成分、粒度、含水量對制粒質(zhì)量的影響最為顯著。

配方中的各種原料組分對顆粒飼料穩(wěn)定度(PDI)的影響程度是不同的。根據(jù)不同原料對 PDI的影響程度不同，Boerner(1992)研究了一些常用原料的顆粒質(zhì)量系數(shù)(PQF)，如表1所示，PQF 越大的原料，制出的顆粒越結(jié)實(shí)，PDI越高，反之制出的顆粒越松散，PDI越低。如PQF較高的膨潤土和木質(zhì)素，一般被作為粘結(jié)劑來使用。又如酸性油,POF 為-40，這說明物料中的油脂含量越高，顆粒的 PDI就越低，壓制的顆粒越松散。

一個科學(xué)的配方，既要考慮動物的營養(yǎng)需求，又要從原料特性考慮配方組成對制粒質(zhì)量的影響。Boerner(1992)推薦一個飼料配方的顆粒質(zhì)量系數(shù)至少應(yīng)大于 4.7。

1.1 淀粉和糖類

淀粉要發(fā)揮其功能特性，首先要通過加熱，破壞原來的分子結(jié)構(gòu)，使之發(fā)生分子內(nèi)重排，即形成煳化淀粉(Schwartz和Zelinskie,1978)。煳化淀粉具有一定的粘性，可提高顆粒飼料的耐久性和成型性，因此在制粒過程中，淀粉常常發(fā)揮著粘合劑的作用。不同來源的淀粉的煳化溫度(見表2)和結(jié)合力不同，大麥和小麥的淀粉的結(jié)合力比較高，而玉米和高梁就不太理想，這是由淀粉本身的質(zhì)量所決定的（秦玉昌等，2001）。
 

Wood(1987)研究發(fā)現(xiàn)，飼料中煳化淀粉的數(shù)量與顆粒飼料的顆粒質(zhì)量有關(guān)，隨著煳化淀粉比例的增加，顆粒飼料的硬度和穩(wěn)定度增加。其提高顆粒質(zhì)量的機(jī)制可能是:淀粉顆粒煳化后，直鏈淀粉會迅速變成雙螺旋結(jié)構(gòu)，并以氫鍵的形式相互聚集成半品質(zhì)狀態(tài)。但是，制粒中的粘合也可能發(fā)生在支鏈淀粉中間，這是因?yàn)殡p螺旋結(jié)構(gòu)也可形成于支鏈淀粉的末端，在煳化過程中，在淀粉或纖維素的表面把不同物料顆粒粘合到一起(Moran，1989)。

淀粉中直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例可能是影響其制粒特性的主要原因，其他成分可能通過直鏈和支鏈淀粉來影響顆粒質(zhì)量。但是目前還沒有研究證實(shí)這兩種淀粉的比率對飼料顆粒質(zhì)量(PDI和硬度)的影響。原料中直鏈淀粉的含量與顆粒質(zhì)量之間并不存在明顯的相關(guān)性，而且沒有研究發(fā)現(xiàn)抗性淀粉與顆粒質(zhì)量的關(guān)系(MacMahon 和Payne,1991)。

淀粉的功能特性與顆粒質(zhì)量之間的關(guān)系也受飼料中其他成分的影響，即影響淀粉的煳化。水分的存在可能是淀粉煳化的先決條件，Lund(1984)報道0.3:1(水:淀粉)的比例是淀粉煳化的必要條件Eliasson(1980)也報道，淀粉要達(dá)到完全煳化，水和淀粉的比例至少要做到1.5∶1。這些研究揭示，水分是淀粉煳化的限制因素。在調(diào)質(zhì)過程中，水分一般以蒸汽的形式添加到飼料中，一般是3%左右。作為一種粘合劑，粒子表面的淀粉完全煳化，所起到的粘合作用就足夠了(Thomas和van der Poel,1996)。

Eliasson(1981)報道，增加淀粉懸濁液中油脂的比例，會減少煳化淀粉的生成。但是Lund(1984)通過熱譜掃描發(fā)現(xiàn)，增加油脂的比例，沒有使煳化所需的熱量和溫度增加，這表明油脂不影響淀粉的煳化。

總的來說，飼料中淀粉的含量越高，顆粒越易成型，制粒質(zhì)量越好。但是淀粉含量過高也不利于制粒質(zhì)量的提高，這可能是因?yàn)榈矸酆窟^高，蛋白質(zhì)的含量降低，使其制粒性能受到了影響。如果淀粉在制粒調(diào)質(zhì)前就已煳化，則不利于高質(zhì)量顆粒飼料的生產(chǎn)，這就是在生產(chǎn)乳豬料時，要限制膨化玉米用量的原因，一般不超過能量飼料的70%(熊先安等，1999)。另外，如果淀粉煳化發(fā)生在顆粒表面，不但不能改善顆粒飼料的質(zhì)量，反而會使質(zhì)量更為低劣(熊易強(qiáng)，2008)。對于含谷物比較高的飼料，在調(diào)質(zhì)時應(yīng)該采取大的蒸汽量，使淀粉充分煳化，提高制粒的質(zhì)量和養(yǎng)分的消化率。

糖類冷卻或干燥時，會在物料粒子之間發(fā)生重結(jié)晶，形成固-固粘合，糖類的粘合特性可能與這種固-固粘合作用有關(guān)。Friedrich和Robohm(1982)認(rèn)為糖類的添加會提高顆粒飼料的穩(wěn)定度(PDI)。Aumaitre等(1978)發(fā)現(xiàn)，飼料中萄糖、蔗糖和高濃度果糖糖漿的添加量，沒有顯著影響顆粒飼料的穩(wěn)定度(PDI)。當(dāng)用等量高濃度果糖糖漿代替10%蔗糖時，制粒機(jī)的制粒產(chǎn)量卻提高了 14%,同時降低了顆粒硬度。這可能是由于沒有采用蒸汽調(diào)質(zhì)，因?yàn)樗种挥幸哉羝男问匠浞痔砑?，蔗糖才能充分溶解，發(fā)揮其對顆粒質(zhì)量的御敝琖蜷黯極作用。

增加飼料中糖類的添加量，會增大制粒電耗，這是因?yàn)樘穷愒龃罅宋锪吓c環(huán)模間的摩擦力。糖類的添加也會增大發(fā)生美拉德反應(yīng)的風(fēng)險，尤其是水分充足時，自由醛基與氨基酸結(jié)合，在增加粘性、提高顆粒質(zhì)量的同時也破壞了飼料營養(yǎng)價值(Van Barneveld,1993;Hendriks等1994)。

1.2 蛋白質(zhì)和非蛋白氮(NPN)

在飼料工業(yè)中，蛋白質(zhì)常作為粘合劑，在不同物料粒子之間發(fā)揮著粘合作用。在混合、加熱、調(diào)質(zhì)、水分等因素的綜合作用下，引起蛋白質(zhì)三維構(gòu)像的改變，蛋白質(zhì)分子形成蛋白質(zhì)纖維，在不同粒子之間形成粘合(Moran，1989)。Wood(1987)研究表明，蛋白質(zhì)在加工過程中的部分變性會提高顆粒飼料的穩(wěn)定度和硬度。Howell(1991)報道，蛋白質(zhì)和其他成分間的相互作用，包括共價鍵、靜電作用力、范德瓦爾斯力、氫鍵等均會影響顆粒飼料的硬度和穩(wěn)定度。制粒過程可能會發(fā)生美拉德反應(yīng)，這可能會降低蛋白質(zhì)(尤其是賴氨酸)和糖類的利用率，這種現(xiàn)象突出了顆粒質(zhì)量和飼料營養(yǎng)價值的矛盾(Van derPoel 等，1995)。

飼料中含天然蛋白質(zhì)高，制粒效果就好，其中植物性蛋白比動物性蛋白更有利于制粒。蛋白質(zhì)飼料的最佳熱變性溫度，一般在60~77℃之間(楊在賓，1997)，這時會表現(xiàn)出良好的熱塑性和粘結(jié)性，壓制出的顆粒在冷卻后硬度較大，產(chǎn)量較高。但是非蛋白氮(特別是尿素)過高時(一般尿素的量不能超過6%)，制粒產(chǎn)量就會下降(楊在賓，1997)。蛋白質(zhì)具有較強(qiáng)的吸水能力，因此在壓制蛋白質(zhì)含量較高的飼料時，水分的添加量不宜過多，應(yīng)當(dāng)控制蒸汽添加量。如果添加過高，蛋白質(zhì)會因膠化而堵塞模孔,導(dǎo)致制粒失敗。

1.3 油脂

眾所周知，飼料中的游離脂肪不利于顆粒飼料的穩(wěn)定度和硬度的提高(Van Vliet，1981)，但是能提高制粒效率(Friedrich和Robohm,1981)。這是因?yàn)橛坞x脂肪具有潤滑的效果減少了壓粒時物料通過?？讜r的摩擦力和制粒壓力(Walter，1990)，使物料通過?？讜r的流動性好，促進(jìn)顆粒飼料的成型和壓出(馬巖，2010;熊先安等，1999)，但是細(xì)胞內(nèi)脂肪卻沒有如此明顯的作用。

如表3所示，脂肪含量超過2%時，顆粒會發(fā)生軟化、松散，脂肪的疏水性還會影響其他水溶性成分的粘合效果，導(dǎo)致飼料的粉化率升高，同時還會增加回機(jī)率，降低生產(chǎn)效率(Richardson 和Day,1976)。因此，在生產(chǎn)中為了減少粉塵和滿足營養(yǎng)需要，必須向飼料中添加較多的油脂(>3%)，往往在混合時添加2%，其他的部分采用制粒后噴涂工藝添加。脂類的氧化和酸敗也會降低顆粒飼料的物理性質(zhì)和養(yǎng)分利用(Voragen 等，1995)。

1.4 纖維素

纖維素可以分為水溶性和非水溶性兩部分，纖維素溶于水會引起高粘度(Fr?lich,1990;Lo,1990)，這就解釋了不同種類纖維素所表現(xiàn)的不同制粒性能的原因。水溶性纖維素所包括的葡聚糖、木聚糖和果膠，能極大提高飼料的粘度，并且在大粒度物料顆粒間充當(dāng)填充劑，降低飼料的孔隙度，提高顆粒的完整性、硬度和穩(wěn)定度。調(diào)質(zhì)時間、PH、調(diào)質(zhì)溫度、水分含量、壓力、熱量都能改變可溶性纖維素的狀態(tài)，是發(fā)揮功能特性的主要影響因素。但是由于飼料原料和加工過程的復(fù)雜性，很難從數(shù)量上評價纖維素水溶作用對顆粒質(zhì)量的影響程度。不溶性纖維素通過在不同粒子和纖維素之間形成折疊和纏繞來發(fā)揮作用。

由于纖維素的硬度和彈性，其顆粒成型效果比較差，通常與粘合劑或具有結(jié)合力的成分(如淀粉、蛋白質(zhì)等)一起使用。纖維含量過高時(10%~15%以上)，不僅會影響動物的采食和消化吸收，還會增加物料通過?？讜r的摩擦力和機(jī)械磨損，降低生產(chǎn)效率(武文利，2004)。同時飼料的加工過程造成細(xì)胞壁或其內(nèi)成分發(fā)生美拉德反應(yīng)，這可能會影響木質(zhì)素的含量和細(xì)胞壁的特性，并降低飼料的養(yǎng)分利用率(VanSoest和Mason，1991)。

對于含纖維素較高的奶牛和免的飼料，在調(diào)質(zhì)時要采取小給氣量，因?yàn)槔w維素吸水性差，影響水熱調(diào)節(jié)。

1.5 無機(jī)質(zhì)

無機(jī)質(zhì)主要包括石粉、骨粉、磷酸氫鈣、沸石粉、膨潤土等一些礦物質(zhì)。這類物質(zhì)不具有粘合力，不利成型且會增加?？鬃枇?鮑英華,1998;馬文智，2005)，有的還具有腐蝕作用，會加快對機(jī)器的磨損和破壞。但是膨潤土和沸石等礦物質(zhì)顆粒內(nèi)部具有較大空腔表面積，有吸水腦脹性、潤滑性，具有粘結(jié)作用，添加1%~2%可增加粘性(鐘光明，1997)，提高顆粒硬度，但含量過高對制粒不利。

1.6 糖蜜

糖蜜可提高飼料的適口性和提供能量，加入適量糖蜜，在制粒時可起到粘結(jié)劑的作用，增加物料間的結(jié)合力，提高顆粒的硬度和穩(wěn)定度，有助于改善物料的制粒性能(馬文智，2005;武文利，2004)，但是添加過多則易使顆粒軟化、破碎(黃中華，1997)。牛飼料是典型的含較低谷物水平，而液體飼料如糖蜜等添加量較大的飼料，對于這類飼料，在蒸汽調(diào)質(zhì)時要適當(dāng)控制蒸汽的添加量，添加很少或不加蒸汽(舒根坤，1995;邢建軍，2001)。

1.7 熱敏性飼料

熱敏性飼料主要包括脫脂奶粉乳清粉、蔗糖、葡萄糖等，此類物質(zhì)受熱后粘性顯著增加，可起到粘結(jié)劑的作用，提高顆粒硬度，降低粉化率(鮑英華，1998;武文利，2004)。但是這些成分是熱敏性的，當(dāng)溫度達(dá)到60℃時，即開始焦化，嚴(yán)重時可引起?？锥氯?鐘光明，1997)，影響顆粒飼料的質(zhì)量和產(chǎn)量。因此當(dāng)熱敏性飼料原料含量較高時，一般采用低壓蒸汽和小給氣量，降低調(diào)質(zhì)溫度，使調(diào)質(zhì)后溫度在50~60℃之間或采用薄壓模(熊先安等，1999)。

1.8 粘合劑

常用的粘合劑有粘土、膨潤土、木質(zhì)素磺酸鹽、聚中基脲、α-淀粉等(馬文智，2005)。有些粘合劑除了具有粘合作用外,還具有潤滑作用如纖維素的加工副產(chǎn)品磺酸木質(zhì)素和可溶性植物膠瓜爾膠，既能促進(jìn)物料的結(jié)合，又能潤滑環(huán)模，降低制粒能耗(劉學(xué)良，1999)。對制粒性較差的物料，適當(dāng)添加粘合劑能提高顆粒飼料的硬度和穩(wěn)定度，并可減少制粒過程中的粉塵損失。對于含谷物較少而含粗纖維較多的奶牛料和免料，可適當(dāng)添加粘合劑(如膨潤土等)來提高其飼料的粘合力和穩(wěn)定度。

2 原料的物理性能

2.1 原料容重

原料的容重越大，在制粒時越易于成形(殷波等，2001)。凡原料的容重小于 0.33t/m為輕質(zhì)原料，而大于 0.4t/m’為重質(zhì)原料(見表 4)。輕質(zhì)原料結(jié)構(gòu)松散,在壓粒時產(chǎn)量低、電耗較高、硬度低、含粉率偏高。重質(zhì)原料的制粒效果較好，硬度較高，含粉率低。

2.2 原料粉碎粒度

如圖2所示，原料粉碎粒度與顆粒飼料硬度的關(guān)系(陳中兵，1998)。因此，從顆粒料的生產(chǎn)效率和顆粒質(zhì)量的角度考慮，物料粉碎的越細(xì)，顆粒質(zhì)量越好(宋春風(fēng)等，2010)。飼料原料的粉碎粒度可分為粗粒、中粒、細(xì)粒3種，其粒度的大小決定著飼料組分的總表面積(周根來,2010;馬巖，2010)。飼料原料的絕熱性能通常比較好，即熱傳導(dǎo)系數(shù)低，在一定的時間內(nèi)，熱量和水分在其中的傳導(dǎo)比較緩慢。物料的粉碎粒度越小，其顆粒的比表面積就越大，調(diào)質(zhì)時水蒸汽就越容易穿透顆粒內(nèi)部，同時熱量和水分的傳導(dǎo)速度就越快，淀粉和蛋白質(zhì)等煳化越完全，調(diào)質(zhì)效果就越好。這時的物料因?yàn)槲樟俗銐虻臒崃亢退?，就會變軟變粘，在壓粒很容易成形，而且壓出的顆粒表面光滑，無裂紋、硬度高、粉化率低，同時制粒效率高，對?？椎哪p小。

如圖3所示，如果粉碎過細(xì)，在淀粉煳化的過程中，先煳化的淀粉容易粘結(jié)在一起，將未煳化的顆粒包裹起來,不能吸收外界的熱量和水分，煳化效果反而不好。同時，因粉碎細(xì)度的增加而帶來的粉碎成本的提高也不容忽視。也就是說，并不是粉碎的越細(xì)越好，要綜合考慮產(chǎn)品質(zhì)量、粉碎成本和動物生產(chǎn)性能的提高所帶來的經(jīng)濟(jì)效益來決定原料的粉碎粒度。陳中兵(1998)認(rèn)為，制粒用的細(xì)粉應(yīng) 100%通過 14 目篩,壓制小顆粒時,物料最好粒度是全部通過8目篩，留在 25 目篩上物不超過為25%。比較理想的原料粒度分布見表5(李艷聰?shù)龋?011)。李令芳(2008)認(rèn)為，應(yīng)根據(jù)畜禽品種和顆粒料的直徑大小來合理選擇粉碎機(jī)類型和篩片規(guī)格(見表6)。一般要求普通魚飼料的粉碎粒度為60目以上，而鱉、蝦等慢食性動物的飼料，應(yīng)粉碎至100%過80目篩(秦玉昌等，2001)。

2.3 原料水分

水分和溫度是淀粉煳化的兩個必要條件，而水分含量尤為重要。原料的含水量不僅影響粉碎效果，而且影響制粒工藝過程中的調(diào)質(zhì)效果。在蒸汽調(diào)質(zhì)的過程中，要以蒸汽的形式添加 3%~5%的水，以水蒸汽的形式每增加1%的水分，物料的溫度便會增加15℃(Turner，1995)。

若原料水分過高，就需要減少添加蒸汽量。在減少蒸汽量的同時，就減少了熱量的供給，同時水的比熱系數(shù)又很大，所以大量的熱被水吸收。此時，物料的水分雖然適中，但是溫度卻達(dá)不到調(diào)質(zhì)要求，淀粉的煳化和蛋白質(zhì)的變性不徹底，纖維素也難以軟化(熊先安等，1999)。調(diào)質(zhì)的效果差，粒料難以成型、硬度低，從而會影響制粒質(zhì)量。

若物料水分太低，按照正常蒸汽需要量來添加，淀粉煳化時就會吸水不足，煳化程度低，就會影響顆粒內(nèi)部的粘和力，影響制粒質(zhì)量。但是如果增加蒸汽添加量，物料的溫度就會偏高，冷卻時導(dǎo)致大量的水蒸發(fā)，這可能會使飼料成品水分過低、硬度太大、出現(xiàn)裂紋、顆粒變脆等。這樣不僅會影響制粒質(zhì)量，而且還會影響動物采食量。為保證制粒的質(zhì)量，一般情況下，原料的含水量應(yīng)該控制在12%~ 13%，以不超過 13%為宜(鮑英華，1998)。調(diào)質(zhì)后的物料水分一般在 16%~18%之間,如繼續(xù)增加，制粒機(jī)便有堵塞的危險。

3 總結(jié)與展望

由于飼料原料成分的變化，例如淀粉的煳化、蛋白質(zhì)的變性、糖和鹽分的溶解和重結(jié)晶，這都會影響顆粒飼料的穩(wěn)定度和硬度。這種影響無論是正面還是負(fù)面，都同樣重要，應(yīng)該根據(jù)飼料配方中主要原料的理化特性評價整體物料的制粒性能，然后選擇最適宜的加工工藝條件，以保證滿足生產(chǎn)效率、顆粒質(zhì)量和動物生產(chǎn)的要求。影響顆粒質(zhì)量的因素很多，除飼料原料因素以外，從飼料生產(chǎn)工藝的角度，來控制和改善顆粒質(zhì)量，還需要進(jìn)一步研究。