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采用雙螺桿膨化機干法工藝對寵物全價粉狀飼料進(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)與配方特性均對產(chǎn)品容重有極顯著影響；通過容重的測定估測其熟度和硬度具有可行性；可以通過調(diào)節(jié)喂料速度和膨化玉米比例控制產(chǎn)品容重。

雙螺桿膨化機干法膨化工藝相對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、簡單、投資少，適用范圍廣。該工藝使飼料受熱時間短而對熱敏營養(yǎng)成分破壞少，是一種發(fā)展前景的全價飼料膨化制粒生產(chǎn)工藝。對全價寵物飼料膨化制?？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、延長保質(zhì)期。檢驗全價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，測定熟度和硬度繁瑣耗時，而測定容重則簡單易行。使用該工藝加工產(chǎn)品時，通過容重估測其熟度和硬度，通過調(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證通過顆粒容重定量估測熟度、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 飼料配方及營養(yǎng)水平（％）

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

1.2 膨化試驗設(shè)計

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。如無說明則膨化機基礎(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)作為處理因子時則按要求設(shè)置。

1.2.2 指標(biāo)測定的方法

淀粉糊化度采用葡萄糖*簡化法測定[1]；顆粒容重用2 000 ml量杯和架盤天平測定；顆粒硬度以徑向破碎峰值力表示，使用MG20測力計測定（每樣品35個重復(fù)值）。

1.2.3 處理因子、水平及測定指標(biāo)

試驗均采用雙因素設(shè)計。試驗一，以配方一、二、三的蛋白水平和喂料速度為處理因子的3×5試驗設(shè)計，測定容重、糊化度和硬度；試驗二，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試驗設(shè)計，測定容重；試驗三，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試驗設(shè)計，測定容重；試驗四，使用配方一，以機筒溫度和喂料速度為處理因子的3×5試驗設(shè)計。其中三組機筒加熱溫度（℃）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)含量對工藝指標(biāo)的影響（見表2）

表2 喂料速度與配方蛋白質(zhì)含量對工藝指標(biāo)的影響

    以配方為單元縱向分析表2中的三個指標(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，說明配方因素(蛋白含量及其來源)對三個指標(biāo)之間關(guān)系的顯著作用。

   喂料速度對容重有極顯著影響(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）；喂料速度在三個配方中對顆粒硬度的影響沒有表現(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），說明喂料速度對硬度的影響受到配方因素的強烈互作。

    以喂料速度水平為單元橫向分析表2，配方蛋白質(zhì)含量對容重有極顯著影響（P<0.01），為正相關(guān)，五個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)速和喂料速度對容重的影響（見表3）

表3主螺桿轉(zhuǎn)速和喂料速度對容重的影響（g/l）

由表3可知，主螺桿轉(zhuǎn)速對顆粒容重有顯著影響（P<0.05），三個不同喂料速度時，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)；喂料速度對容重具有極顯著影響（P<0.01）。四個主螺桿轉(zhuǎn)速時，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容重的影響（見表4）

表4 油脂含量和膨化玉米比例對容重的影響（g/l）

    由表4可知，油脂含量和膨化玉米比例對顆粒容重具有極顯著影（P<0.01）。在5個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個油脂水平中以膨化玉米比例估測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?，通過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容重的影響（見表5）

表5 加熱溫度下限設(shè)置值組合和喂料速度對容重的影響(g/l)

    由表5可見，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，實際顯示的出料口溫度并沒有達(dá)到設(shè)置值(隨喂料速度改變的波動范圍在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)確的估測應(yīng)建立在確定的設(shè)備參數(shù)和配方特性前提下測定的回歸方程式。以試驗一中配方二為例，通過容重估測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)對膨化顆粒容重的影響

    喂料速度對容重均存在極顯著影響（P<0.01），為正相關(guān)，以試驗一中配方二為例，通過喂料速度調(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)。以試驗三中配方六的中等油脂含量為例，通過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，應(yīng)具體測定其定量關(guān)系式。

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