■高 蕊 李倪薇 康宏彬 王紅英

(中國農(nóng)業(yè)大學工學院農(nóng)業(yè)部國家農(nóng)產(chǎn)品加工技術裝備研發(fā)分中心，北京 100083)

隨著人們對動物肉類需求的不斷加大，顆粒飼料作為動物賴以生存的物質(zhì)基礎，其質(zhì)量一致性和加工技術成為飼料行業(yè)越來越關注的問題。顆粒飼料耐久性指數(shù)PDI(Pellet Durability Index)是評價飼料產(chǎn)品質(zhì)量指標之一，其與顆粒飼料配方、粉料粒度、調(diào)質(zhì)、壓模和冷卻等工藝息息相關。耐久性指數(shù)大，飼料的利用率高，對動物生長性能起到促進作用；PDI小，在運輸途中易產(chǎn)生較多的粉塵，增加了飼料的損耗。美國堪薩斯州立大學最早研制出用回轉箱法來模擬顆粒飼料在搬運過程中的損失，該方法取500 g顆粒料置于回轉箱，振動旋轉10 min，后過篩通過公式得到PDI值。K.K.Lundblad在原有測試的基礎上，發(fā)明了一種修正PDI的測定方法，即在回轉箱中加入五只13.0 mm六角形螺母；巴西農(nóng)牧院Embrapa發(fā)明了MPE法，利用篩孔為4 mm的細篩，對300 g顆粒料進行振動篩分30 s，得到MPE值。英國Holmen設計了一種顆粒飼料耐久性的測定裝置；John Payne經(jīng)過研究，提出了有關常用配料對顆粒飼料制粒性能、制粒產(chǎn)量的影響，并將其以系數(shù)的方式進行了量化。但是美國堪薩斯州立大學的回轉箱法測定顆粒耐久度用時長、用料多，不利于高效實驗測定，而MPE原理簡單，操作方便。但前人提出的MPE法，篩孔和篩分時間沒有經(jīng)過試驗驗證，普適性及代表性不強。所以本文結合中外學者的研究成果，進一步研究確定MPE法中篩孔的直徑及篩分時間，從而得到對不同配方的顆粒飼料的MPE測定法；然后建立MPE與PDI的關系數(shù)學模型，從而利用該數(shù)學模型由MPE預測得到PDI值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用顆粒飼料均取自農(nóng)標普瑞納（廊坊）飼料有限公司。每批取樣3～5個，每個平行樣品1.7 kg左右。共取得樣品541個。具體顆粒料樣品配方成分如下：

仔豬料：玉米39%、豆粕8%、乳清粉9%、進口魚粉22%、次粉5%、奶粉5%、磷酸氫鈣12%；

育肥豬：玉米66%、豆粕9%、麩皮10%、次粉12%、玉米蛋白粉2%；

妊娠母豬：玉米59%、豆粕8%、玉米蛋白飼料3%、麩皮19%、DDGS 8%、次粉5%；

4～60日齡犢牛料：玉米31%、豆粕22%、麩皮3%、次粉15%、玉米蛋白粉18%、DDGS 11%；

3～6月齡小牛顆粒飼料：玉米15%、豆粕6%、棉粕19%、次粉17%、玉米蛋白飼料19%。

1.2 試驗儀器

回轉箱(按照美國標準定制)；BZS-200標準檢驗篩機（新鄉(xiāng)市同心機械有限責任公司）；電子精密天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

通過回轉箱法和MPE法分別對顆粒飼料產(chǎn)品因碰撞、摩擦造成顆粒飼料的粉化程度進行測定，進而利用MPE法得到PDI的預測模型。

1.3.1 回轉箱法

1.3.1.1 方法步驟

首先，在顆粒飼料打包過程中，隨機稱取5 kg顆粒飼料樣品，將其置于表1規(guī)定的篩上進行篩分，篩去顆粒飼料中的粉狀飼料，然后選取篩上物500 g裝入回轉箱內(nèi)，蓋好箱蓋，啟動粉化儀，使箱體運轉10 min，停止后取出樣品，再置于同一篩上篩分，稱取篩上物得A，單位g。

表1 不同顆粒直徑采用的篩孔尺寸

1.3.1.2 計算方法

PDI(%)=A/500×100。

所得結果精確至小數(shù)點后一位。兩份樣品測定結果絕對差不大于1%。

1.3.2 MPE法

MPE法是直接使用振動篩代替原來的回轉箱，來模擬顆粒飼料的裝卸、運輸過程。MPE值為篩上物與篩前顆粒飼料質(zhì)量的比值。

1.3.2.1 MPE法篩孔的確定

巴西農(nóng)牧院Embrapa發(fā)明的MPE法，篩子孔徑選取4 mm，但是不同的飼料，顆粒直徑不同，所以該篩孔直徑不能適用于所有粒徑的顆粒飼料。由于MPE法是在試驗過程中直接將樣品進行篩分，而回轉箱法是先振動后篩分，從本質(zhì)上講，選取篩孔直徑的規(guī)律應當是相一致的。故本文將MPE法和回轉箱法選取篩孔直徑的標準相結合，仍選用表1的篩孔尺寸。

1.3.2.2 MPE法篩分時間的確定

試驗選取3～6月小牛顆粒飼料和育肥豬顆粒飼料。3～6月小牛顆粒飼料經(jīng)過了糖蜜后噴涂工藝，顆粒表面較致密，在運輸過程中不易粉化；育肥豬顆粒飼料沒有經(jīng)過糖蜜后噴涂工藝，制粒方式為擠壓制粒。圖1為3～6月小牛顆粒飼料MPE值隨振動時間變化曲線，圖2為育肥豬顆粒飼料MPE值隨振動時間變化曲線。

圖1 3～6月小牛顆粒飼料MPE值隨振動時間變化曲線

圖2 育肥豬顆粒飼料MPE值隨振動時間變化曲線

由圖1及圖2可以得出：3～6月小牛顆粒飼料和育肥豬顆料飼料振動時間為1～2 min，MPE值變化不大，說明在短時間、短距離的搬運對于顆粒飼料粉化程度沒有太大的影響。為了更好地模擬搬運過程中顆粒飼料的粉化情況，故增加MPE法振篩時間。從圖中可以看出，在振動時間設定在3、4 min時兩種顆粒飼料MPE有明顯的變化，所以振動時間確定在3～4 min之間。由圖1可知，對于小牛料采用MPE方法振篩3 min與振篩4 min，其MPE值相差在0.000 4～0.001 8之間，MPE值相差很小。由圖2可知，對于生長豬料采用MPE方法振篩3 min與振篩4 min，其MPE值相差0.01左右，相差也不大。因此可選用3 min或4 min作為MPE的振篩時間，相比傳統(tǒng)PDI回轉10 min的時間，MPE方法縮短了50%的測試時間。為更接近模擬長時間運輸?shù)那闆r，故選取4 min振動時間。

1.3.2.3 MPE法步驟

首先，在顆粒飼料打包過程中，稱取5 kg顆粒飼料樣品，將其置于表1規(guī)定的篩上進行篩分，篩去顆粒飼料中的粉狀飼料，然后選取篩上物300 g左右樣品，稱重記為B，單位g，置于振動篩，在同一篩上進行篩分4 min，稱取篩上物得C，單位g。

1.3.2.4 計算方法

式中：A——顆粒飼料樣品質(zhì)量(g)；

B——篩分后除去粉狀飼料的顆粒飼料質(zhì)量(g)。

2 結果與分析

2.1 試驗結果（見表2）

表2 顆粒飼料PDI、MPE試驗結果

表2為仔豬料、育肥豬、妊娠母豬、4～60日齡犢牛、3～6月齡小牛的MPE、PDI測試結果，MPE的測試時間為4 min。

2.2 MPE與PDI相關性分析

本試驗均在室溫條件下完成，如圖3所示，仔豬顆粒飼料PDI與MPE呈良好的線性關系，經(jīng)數(shù)據(jù)回歸得到方程PDI=-418.409+5.174MPE，相關系數(shù)R2=0.926。

采用SPSS17.0軟件對仔豬顆粒飼料試驗數(shù)據(jù)進行分析，運用ANOVA程序進行方差分析，結果如表3所示。

由圖4可知，育肥豬顆粒飼料PDI與MPE呈良好的線性關系，經(jīng)數(shù)據(jù)回歸得到方程PDI=8.427+0.897MPE，相關系數(shù)R2=0.892。

圖3 仔豬顆粒飼料PDI與MPE相關性曲線

表3 仔豬顆粒飼料方差分析

圖4 育肥豬PDI與MPE相關性曲線

采用SPSS17.0軟件對育肥豬顆粒飼料試驗數(shù)據(jù)進行分析，運用ANOVA程序進行方差分析，結果如表4所示。

表4 育肥豬顆粒飼料方差分析

圖5 妊娠豬顆粒飼料PDI與MPE相關性曲線

由圖5可知，妊娠豬顆粒飼料PDI與MPE呈良好的線性關系，經(jīng)數(shù)據(jù)回歸得到方程PDI=-89.556+1.867MPE，相關系數(shù)R2=0.901。

采用SPSS17.0軟件對妊娠豬顆粒飼料試驗數(shù)據(jù)進行分析，運用ANOVA程序進行方差分析，結果如表5所示。

表5 妊娠豬顆粒飼料方差分析

圖6 4～60日齡犢牛顆粒飼料PDI與MPE相關性曲線

由圖6可知，4～60日齡犢牛料PDI與MPE呈良好的線性關系，經(jīng)數(shù)據(jù)回歸得到方程PDI=58.928+0.386MPE，相關系數(shù)R2=0.867。

采用SPSS17.0軟件對4～60日齡犢牛顆粒飼料試驗數(shù)據(jù)進行分析，運用ANOVA程序進行方差分析，結果如表6所示。

表6 4～60日齡犢牛顆粒飼料方差分析

由圖7可知，3～6月齡小牛顆粒飼料PDI與MPE呈良好的線性關系，經(jīng)數(shù)據(jù)回歸得到方程PDI=18.762+0.762MPE，相關系數(shù)R2=0.848。

圖7 3～6月齡小牛料PDI與MPE相關性曲線

采用SPSS17.0軟件對3～6月齡小牛顆粒飼料試驗數(shù)據(jù)進行分析，運用ANOVA程序進行方差分析，結果如表7所示。

表7 3～6月齡小牛料方差分析

為了驗證豬、牛顆粒飼料的MPE與PDI相關性模型的建立是否適合，本文以普瑞納生產(chǎn)的豬、牛顆粒飼料進行實驗驗證。根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品品種，選取仔豬顆粒飼料、育肥豬顆粒飼料、妊娠母豬、4～60日齡犢牛料、3～6月齡小牛顆粒飼料，每種選取8個平行樣品進行驗證試驗。根據(jù)這5種顆粒飼料的MPE和PDI相關性模型預測PDI的值，將模型PDI預測值與PDI實際測得值進行回歸分析。結果表明PDI預測值與PDI實際測得值相近，在置信區(qū)間為95%的條件下，R2＞0.96，預測效果顯著。

3 結論

①研究了一種新的方法MPE來測定顆粒飼料的耐久度PDI值，并分別得出了5種不同顆粒飼料的MPE與PDI的回歸模型，利用SPSS統(tǒng)計軟件建立起經(jīng)典PDI與MPE的預測模型，預測模型分別是：

仔豬顆粒飼料，PDI=-418.409+5.174MPE（R2=0.926）；

育肥豬顆粒飼料，PDI=8.427+0.897MPE（R2=0.892）；

妊娠豬顆粒飼料，PDI=-89.556+1.867MPE（R2=0.901）；

4～60日齡犢牛料顆粒飼料，PDI=58.928+0.386MPE（R2=0.867）；

3～6月齡小牛顆粒飼料，PDI=18.762+0.762MPE（R2=0.848）。

②根據(jù)MPE與PDI的回歸模型，運用該MPE方法結果預測了5種不同顆粒飼料的PDI，并將該預測值與這5種不同種顆粒的PDI實際測得值進行比較。結果顯示，該預測模型能夠比較好地預測這5種不同種顆粒的PDI值。