粉碎工艺对现代饲料加工及猪生长性能的影响

■刘 宇 程宗佳 王勇生 雷 恒 邹三元

（1.中粮营养健康研究院动物营养与饲料中心，北京 102209；2.江苏宜兴市天石饲料有限公司，江苏宜兴 214200）

粉碎是饲料加工过程中的重要工序之一。粉碎工艺的动力消耗大约占饲料厂总动力消耗的30%～70%（部分特种水产饲料生产线粉碎工艺的动力消耗最高超过60%）[1]。粉碎工艺不仅涉及动物的日粮营养价值、动物的生产性能、动物保健及环境卫生影响，还对后续的混合、制粒、膨胀等工艺的生产效率和理化质量具有重要影响，此外，饲料的粉碎粒度对能耗及成本的影响也较为明显。对饲料进行粉碎处理的目的是增加饲料的表面积，增加消化道内消化酶与饲料的接触面，提高饲料营养物质消化率，促进动物生长，降低动物消化道疾病的发生率[2]，减少混合后自动分级和混合不匀的问题，同样也是膨化或制粒工序能顺利进行的保证。此外，近年来，随着人们对环境保护意识的增强，畜禽养殖对环境所造成的污染逐渐引起了人们的重视，研究人员用饲料加工方法的改变来提高饲料的利用率，探索粉碎粒度对营养消化的影响，使饲料的消化吸收利用率提高，降低排泄物的量，减少对环境的污染。有研究表明[3]：谷物的粉碎粒度减小，饲料的干物质和氮废弃物排出量降低，有利于保护环境。

当然，过度的粉碎需要更多能耗，降低粉碎机生产效率，容易造成物料流动不畅甚至形成结拱，影响饲料的正常生产。同时过细的粉碎粒度还会引起畜禽呼吸道疾病，影响动物的正常生产。之前有许多科研人员探究粉碎粒度与生产成本、加工物料的物理特征及动物营养和生产性能的关系。本文就粉碎工艺对现代饲料加工过程及猪生产性能的影响作一综述，为饲料加工工艺的进一步完善提供参考。

1 粉碎工艺对饲料生产及成本的影响

1.1 粉碎工艺对生产成本的影响

饲料中需粉碎的原料大约占配方比例的50%～80%，粉碎工序的电耗占饲料厂生产车间总电耗的50%左右。物料的粉碎粒度越细，越有利于消化酶的消化，但过度粉碎会增加更多的能耗，提高饲料的生产成本[4]。物料在粉碎过程中，随着粉碎粒度下降，其粉碎能耗增加，但粉碎能耗增加的幅度大于原料表面能增加的幅度。这说明粉碎能耗增加并不按照表面积定律变化，粉碎能耗除了用于原料表面能增加之外，还有额外的能量损耗，这部分能量损耗在粉碎过程中物料温度的上升[5]。因为粉碎过细时，原料不能及时排出粉碎室而相互间发生摩擦导致温度上升，这部分能耗是浪费的。Wondra等[6]对玉米不同的粉碎粒度进行了测试，其粉碎粒度的平均粒径分别为1 000、800、600 μm和400 μm，测定其粉碎电耗及生产效率。结果显示，随着粉碎粒度的减小，粉碎机耗能呈几何倍数递增，从1 000 μm到400 μm，粉碎机的耗能增加了200%，同时玉米的粉碎粒度在600 μm以上时，粉碎机的生产量并无显著性差异，而当谷物粉碎粒度为400 μm时，粉碎机的产量却下降了50%。因此，在饲料的实际生产过程中，原料粉碎不能过细，应从生产成本和营养性能等多方面进行考虑。

目前我国的饲料厂粉碎工艺均是采用的锤片式粉碎机，近年来，对锤片式粉碎机的改进已取得了一定成效，能耗有所降低，如立式锤片粉碎机与同等生产效率的传统锤片粉碎机相比，能耗最多降低25%[1]。

1.2 粉碎工艺对原料利用率的影响

有些原粮类原料，如大豆、玉米、小麦、稻谷等，有层坚硬而致密的外皮，如果直接饲喂，消化液很难浸入其内部。原料经粉碎后，谷物的种皮被撕裂，暴露出内部的营养物质，具有了更大的接触面积，便于畜禽动物的消化液更好地浸润，提高了对饲料的消化率。有研究[7]显示，用直径3.0 mm筛孔加工的饲料在仔猪的体增重、料肉比、饲料干物质和粗蛋白质的消化率上均表现出最好的效果。此外，物料经过粉碎后，改善了适口性，减少了动物采食的时间，避免了因咀嚼造成的采食时间长而影响动物休息和消化吸收，提高了饲料利用率。当然，并非物料粉碎得越细越好，除了加工成本外，过细的饲料对动物的健康也会造成一定的影响。因为物料粉碎过细，饲料易粘在动物口腔中而不便吞咽。反而会使畜禽的适口性变差，同时，过细的粉末也容易引起畜禽胃溃疡和呼吸道疾病[8]。

1.3 粉碎工艺对混合的影响

混合工艺是饲料生产中的关键的工艺之一，而饲料的粉碎粒度是影响饲料混合均匀度的重要因素之一。混合物料的平均粒径越小，颗粒大小越均匀，其混合速度越慢，而混合所能达到的均匀度则越高，在输送、贮存过程中也越不容易产生分级的现象。相反，饲料粉碎粒度相差越大，混合所能达到的均匀度也就越差。因而粒度的均一性越好则自动分级越少。

此外，粉碎粒度的大小对物料在加工过程中的流动性也有十分重要的影响。粉碎粒度越小，物料的流动性则越差，同时由于表面积的增大，物料很容易吸收空气中的水分，引起粘滞，这就更加降低了物料的流动性，给加工生产带来了不利的影响[9]。因此，在加工过程中，需要对物料的溜管和料仓进行合理的设计，同时尽量减少物料在料仓贮存的时间。

1.4 粉碎工艺对制粒的影响

粉碎工艺对制粒具有十分重要的影响。同一种物料的粒径及粒度组成不同，制出的颗粒质量会有所不同。原料经粉碎后，由于粒度的减小，有利于混合均匀，颗粒饲料不会因大粒子的存在而使颗粒出现裂缝和破裂；同时，谷类粉碎的越细，蒸汽越能穿透颗粒直至其核心，使粉料充分调质，淀粉的糊化度提高，可以产生良好的粘结效果，且水分含量更均匀；此外，细的物料可减少压模的磨损，制出更光滑且无裂纹的颗粒，其颗粒结构紧凑，粉化率低。但过细的粉碎会增加粉碎能耗，降低粉碎机产量，粉料温度升高，导致物料易在料仓中结拱。有学者[10]认为，待制粒物料最大颗粒的粒径不大于环模孔径的1/2，粒径1 mm以上物料所占比例不大于20%，可制得较为理想的颗粒，且可有效避免因粉碎过细而带来的负面影响。

1.5 粉碎工艺的设计

粉碎工艺的选择是由粉碎粒度、加工成本、产品等因素确定的。根据粉碎的先后可分为先配料后粉碎工艺和先粉碎后配料工艺；根据粉碎的次数可以分为一次粉碎工艺和二次粉碎工艺。先配料后粉碎工艺因电耗较高，在我国应用的较少，但这种工艺有利于控制饲料粒度的均匀性和某些油性、粘性物料的粉碎；先粉碎后配料工艺可根据原料的特性配备相应的粉碎机，可使粉碎机一直处在高效运行阶段，针对性强，经济效益较好，但对于多品种物料粉碎会有所不便；对较粗的物料进行先粉碎，然后与配料混合后再进行粉碎，是先粉工艺与后粉工艺的综合应用，有利于物料粉碎粒度的降低及后续均匀的混合，该工艺适合于特种水产饲料的生产。

一次粉碎工艺设备投资较少，但电耗较高。二次粉碎工艺或单一循环粉碎工艺可取得理想的粉碎粒度，且电耗比一次粉碎工艺减少约22%，产量提高25%以上，但设备投资较大。大型的畜禽饲料厂可采用二次粉碎或单一循环粉碎工艺，前粉碎可采用筛孔较大的筛片，以提高粉碎机的产量和节约粉碎电耗；小型饲料厂可采用一次粉碎工艺，以节省设备的投资。

2 粉碎工艺对猪生产性能的影响

原料的粉碎工艺对猪的生产性能、饲料消化率和身体健康均有明显的影响。不同的饲养对象和不同的饲养阶段对粒度均有不同的要求。虽然粉碎具有很多优点，但如果粉碎粒度过小，不仅会增加饲料的生产成本，降低饲料厂的生产效率，还会造成物料流动不畅，尘土飞扬，损害工作人员的身体健康，甚至会引发猪的胃溃疡和呼吸道疾病。因此，选择适宜的粉碎粒度在生猪饲养方面具有现实意义，粉碎粒度过大或过小都不能使猪的生产性能达到最理想状态。

2.1 粉碎粒度对断奶仔猪生产性能的影响

随着我国养殖规模化的推进，仔猪断奶日龄提前，但早期断奶仔猪体质弱小，极易发生腹泻等疾病导致生长不良。仔猪刚出生时唾液淀粉酶、蔗糖酶、麦芽糖酶、胃蛋白酶活性都很低，神经、体液调节还没完全建立，胃酸分泌迟，食物经胃的排空速度也较快，由于以上原因，仔猪的消化功能很不完善，应有优质乳猪料与之相适应，否则较容易造成仔猪消化不良。在配方原料趋于同化的今天，能否从工艺上寻求突破点成为众多饲料厂的研究重点。

饲料原料粉碎粒度的降低，增加了颗粒的比表面积，提高了与消化酶接触的几率，进而提高饲料的利用效率。Healy等[11]研究表明，降低谷物粉碎粒度可改善断奶仔猪的生长性能；Lawrence等[12]也报道，对饲料原料进行适当粉碎能使猪获得最佳生长性能，且饲料利用效率提高。沈长山等[13]研究表明尽管粉碎粒度并未显著影响仔猪平均日增重，但是影响了饲料转化率。郭广伦等[14]的研究表明，在仔猪在断奶后2周内，随着原料粉碎粒度的降低，猪的饲料增重比降低，表明其利用饲料的效率提高。王卫国等[4]研究表明随粉碎粒度的减小，仔猪粪便排出量降低，饲料中干物质、蛋白质消化率以及增重、料肉比均有所改善。豆粕是饲料工业中的优质蛋白原料，占畜禽蛋白质总用量的60%以上，但其所含的抗营养因子会影响动物的生产性能和养分消化率，通过适度加工可在一定程度上改善其营养价值。任守国等[15]研究表明，粉碎粒度低于30 μm的超微粉碎豆粕可显著提高断奶仔猪日粮蛋白质的消化效率，提高断奶仔猪的生长性能，改善豆粕作为蛋白质营养源的生物适应性。断奶前期仔猪日龄较小，胃及消化器官发育不完善，各种消化酶分泌量不足，在各种消化酶活性比较低的情况下，粒度降低提高了饲料与消化酶的接触面积，提高了食糜与消化酶的混合度，从而使消化率提高。随着仔猪日龄的增长，其消化器官趋于成熟，各种消化酶分泌逐渐增加，粒度对饲料利用率的影响趋于弱化。李霞[16]研究表明，随着仔猪年龄的增长，断奶仔猪各项生产性能指标之间的差异减弱。但是，饲料粒度越小，饲料在胃中停留的时间越短，胃的排空速度越快，胃中胃蛋白酶和盐酸的浓度越高，胃内壁靠近食管的部位越容易长时间受胃酸的影响，逐渐使胃壁角质化，随着范围不断扩大，会进一步发展成为胃溃疡[17-18]。

2.2 粉碎粒度对生长育肥猪生产性能的影响

大量研究表明，降低饲料颗粒大小可以提高断奶仔猪饲料转化率和营养成分消化率[19-20]。随着猪日龄的增长，其肠道消化吸收能力逐渐成熟，Kim等[19]研究表明，猪肠道消化能力同时受日龄和日粮颗粒大小的影响。与断奶仔猪类似，生长育肥猪饲料颗粒过低同样容易导致胃溃疡、胃黏膜角质化等疾病发生；粉碎粒度过大则降低养分消化率，降低生产性能[21]。Millet等[22]研究了饲料粉碎粒度对生长育肥猪生产性能的影响，结果表明，粒度较小的饲料能显著提高育肥猪的料肉比，并提高瘦肉率。Giesemann[3]曾报道，谷物粒度减小会改善体增重和饲料转化率，研究结果表明降低玉米粒度会提高5%的体增重及9%的饲料转化率。Laurin⁃en等[23]的研究也表明，与2.0 mm和4.0 mm粉碎粒度的饲料相比，从生长至出栏阶段饲喂1.0 mm粒度的麸皮的猪，其干物质、能量、蛋白和纤维采食量均显著提高，日增重和饲料转化率也显著提高。程宗佳[24]的研究也得到类似结果。生长肥育猪生长速度随饲料粒度的改变而改变，减小饲料粉碎粒度促进肥育猪生长，饲料利用率得以改善，饲料利用率提高5%～12%[25]。因此，适当粉碎是提高肥育猪生长性能的有效途径。

2.3 粉碎粒度对母猪生产性能的影响

关于不同饲料粉碎粒度对母猪生产性能的影响，目前的研究较少。Wondra等[25]早先做了一些相关的试验。试验选用的是玉米-豆粕型日粮，玉米的粉碎粒度分为1 200、900、600 μm和400 μm 4个规格。从母猪怀孕后10 d开始喂给试验料直至仔猪断奶结束。试验结果表明：饲料粒度对母猪体重和背膘厚度无显著影响，但母猪的平均采食量随玉米粒度的减小而呈线性提高，饲料的干物质、氮和总能的消化率也随饲料粒度的减小而提高5%～7%。当粉碎粒度从1 200 μm减小到400 μm时，干物质和氮的排出量分别减少了22%和31%。然而，随着粉碎粒度的减小，母猪胃溃疡的程度会逐渐增加。蔡景义[26]报道，饲料粒度的减小可提高泌乳母猪和高产仔猪的日增重。适宜的粉碎粒度同样可提高母猪的采食量和营养成分的消化率，减少母猪粪便的排出量。

3 结语

粉碎工艺对颗粒饲料的品质具有重要影响。在一定范围内物料的粉碎粒度越小，生产出的饲料质量越好，各阶段猪的生长性能也越好。其原因是细小的颗粒在调质过程中与蒸气有更大的接触面积，熟化程度高，更容易被动物消化吸收。此外，原料粉碎粒度小可减少饲料颗粒的裂纹，使其具有良好的表面质量。饲料的粉碎粒度要根据动物种类、生长阶段、谷物种类、加工能耗来进行综合评定。目前研究的饲料种类少，主要集中在玉米等能量饲料上，今后应加强对植物蛋白原料粉碎粒度的研究；同时，目前的研究主要集中在畜禽饲料，对水产饲料的研究较少，应加强对水产饵料粉碎粒度的研究，使得能生产出适合水产动物生理特点和生态环境的颗粒饲料；此外，还应研究粉碎粒度对饲料营养价值、生产性能、生产效果、节约电耗、环保等因素的影响，从而确定最佳的粉碎工艺参数。