在现代畜牧业蓬勃发展的背景下,配合饲料的生产工艺显得尤为关键。它不仅关乎饲料的质量与生产效率,还与食品安全、环境保护以及畜牧业的整体效益紧密相连。
部分工序因过于复杂而难以手工操作,随着科技进步,劳力正逐渐被自动化所取代。自动化带来诸多优势,它显著改进了饲料质量及其稳定性,减少了因人为因素导致的质量波动,同时实现了无故障作业,提高了生产的可靠性与连续性。
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原料接收:作为生产的起始环节,精准接收各类原料是保障后续工序顺利开展的基础。需对原料的种类、数量、质量等进行严格把控与记录。
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粉碎:将原料粉碎至合适粒度,以提升其在后续配料与搅拌过程中的混合均匀性与利用率。不同原料可能需采用不同的粉碎工艺与设备参数。
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配料与搅拌:依照饲料配方,精确称取各种原料并充分搅拌均匀,确保每一份饲料都能满足动物的营养需求。此环节对配料的准确性与搅拌的均匀度要求极高。
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流程设计:合理规划整个生产流程的布局与工序衔接,优化物料传输路径与设备运行顺序,以提高生产效率、降低能耗与成本。
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制粒:将搅拌均匀的原料通过制粒机制成颗粒状饲料,这有助于提高饲料的适口性、减少粉尘、便于储存与运输。制粒过程中的温度、压力、水分等参数控制对颗粒质量影响重大。
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出料:对生产完成的饲料进行包装或散装出料处理,在出料过程中需确保饲料的质量不受损,并做好产品标识与追溯记录。
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报告:自动化系统具备强大的报告生成能力,能够详细记录从每分钟的加工参数到盘存、日消耗报告、单据、产品出厂报告以及累计报告等各类信息,甚至包括保养记录和日程安排,为企业管理提供全面的数据支持。
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盘存:实时监控原料与成品的库存情况,精准掌握库存数量、位置、出入库时间等信息,以便及时调整采购与生产计划,避免库存积压或缺货现象。
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订货:依据库存情况与生产需求,自动生成原料订货清单,明确订货种类、数量、供应商等信息,确保原料供应的及时性与稳定性。
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工艺过程控制(SPC):借助电脑对生产工序进行实时监测与控制,及时发现并纠正生产过程中的异常情况,保障生产过程始终处于稳定的受控状态,有效提高产品质量的一致性与稳定性。
自动化与工艺过程控制正深刻改变着饲料厂的运营模式。当前技术已允许饲料厂在无人值班的情况下运转,但这种高度自动化是否必要且切合实际仍值得探讨。进入新世纪,自动化手段将更加先进多样,然而这需要具备高度能动性与智慧的管理人员来合理抉择自动化的程度。
多数情况下,管理人员起初多从节省劳力的角度看待工艺过程自动化。自动控制系统确实能承担饲料厂大部分繁重单调的劳作,但更重要的是,它能进一步提升饲料质量与出厂产品的质量稳定性。电脑在称重等重复劳动方面表现出色且高度准确,还能监测工序进展并持续做出控制决策。例如,在制粒机运行中,人工操作可能因担心停机风险而无法使其满负荷运转,而自动化系统则能依据设备状态与生产需求精准调控。
无疑,在迈向更自动化的时代,经理与雇员都需提升智力水平。届时饲料厂操作人员数量虽会减少,但留住高水平雇员的成本将增加,这也引发了对自动化节省劳力费用设想的争议。当下许多饲料厂雇员难以操作现有的自动控制系统,未来他们要么接受再培训,要么面临被替换的局面。
自动化的最大优势或许在于其强大的报告生成能力,涵盖了生产运营的各个方面,在信息时代,若管理人员不能有效利用这些信息,将可能被海量信息所淹没。如今部分饲料公司聘请缺乏饲料专业经验的总裁(CEOs),他们多为管理信息的专家,这表明在不同行业中,信息管理能力已成为企业管理的核心要素之一,饲料行业也不例外。企业管理者不仅要精通工序管理与人事管理,还必须学会成为信息管理人,以应对日益复杂多变的市场环境与生产需求。
展望未来,诸多新因素将影响饲料厂的设计与管理,我们需提前谋划应对策略。
随着生物工程技术的发展,饲料厂面临着处理多种不同来源谷物的挑战,如同时处理含 GMOs 的谷物与普通谷物,且对于玉米、高粱、小麦或大麦等常见谷物,可能需要分别进行接收、储存、粉碎、利用等作业,并保持其产品特征(IP)。未来可能涉及 4 种或 5 种 GMO 谷物及普通谷物的处理,这将使原料管理变得极为复杂。目前部分饲料公司已面临处理高油玉米等特殊原料的问题,而未来的局面将更加严峻。因此,当下就应着手规划应对方案,如考虑修建新的来料储存和粉碎作业厂房,且厂房设计应具备灵活性,例如在粉碎工艺上,可参考欧洲做法,将粉碎作业置于称重之后,使新饲料厂既能先粉碎也能后粉碎,以适应不同原料与配方的需求。
除 GMOs 外,各种新的食品加工副产品材料也进入饲料厂。在特定地区合理使用这些材料可提升饲料厂效益,但也需深入研究其营养成分、适口性、安全性等多方面特性,以确保其在饲料配方中的有效应用。
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高速卸料:对于采用铁路接收散装原料的饲料厂,若火车进站后 15 小时开始收取延期停车费,成本将大幅增加。因此,许多公司致力于修建更多储料库与高速卸料系统,以确保及时进料,减少不必要的费用支出与生产延误。
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原材料隔离:借助现代分析技术,能快速分析原材料的关键指标(如蛋白质、脂肪或含水量),并据此对原材料进行合理隔离。这样可显著减少每批原料内营养成分的变动,使饲料配方更精准地满足家畜营养需求,避免营养浪费。这就要求在修建储料设施时充分考虑灵活性,以应对专用粮等特殊原料的储存与管理需求。
谷物粉碎虽看似常规,但对饲料生产影响深远,涉及重量损耗、搅拌效果、颗粒饲料质量以及家畜生产表现和健康(如溃疡问题)等多方面。当前粉碎技术虽有向辊磨发展的趋势,但锤片粉碎机仍占据重要地位,且未来锤片粉碎机可能依旧是首选。
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钻孔筛与冲孔筛:两种筛板在粉碎效率、颗粒均匀度、耐用性等方面存在差异,需深入研究不同原料与产品需求下的最佳筛板选择方案。
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锤片设计:锤片的形状、尺寸、厚度等设计参数会影响粉碎效果与能耗,未来需不断优化锤片设计,以提高粉碎性能。
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锤片冶金:采用新型冶金材料制作锤片,可增强其耐磨性、耐腐蚀性与强度,延长锤片使用寿命,降低设备维护成本。
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空气辅助系统设计:合理设计空气辅助系统,能有效改善粉碎室内的气流分布,提高物料输送效率,减少粉尘产生,同时降低能耗。
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噪音控制:随着环保要求的提高,降低粉碎过程中的噪音污染成为重要课题,可通过优化设备结构、采用隔音材料等多种方式实现。
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自动化和流程设计:实现粉碎作业的全自动化,包括自动进料、出料、换筛、换锤片等功能,并优化粉碎流程与其他工序的衔接,提高生产效率与稳定性。
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快速更换筛板:研发便捷的筛板更换装置,缩短筛板更换时间,提高设备的运行效率与生产连续性。
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快速更换锤片组:设计易于操作的锤片组更换机构,方便快速更换磨损的锤片组,减少设备停机时间。
在欧洲流行的立轴锤片粉碎机与水平轴锤片粉碎机有所不同,其转子转动时可产生风扇效果,迫使空气从粉碎室通过筛层,无需额外的空气辅助设备。但有报道称其在粉碎混合物料(如后粉碎)时表现欠佳,由于缺乏足够实践经验,暂不做推荐。
粉碎作业应实现全自动化,涵盖从选定供料仓位、进料安排到自动启动和停机等各个环节。通过仪表和控制系统的监测与调控,可确保在无人照管时作业的安全性与稳定性,提高生产效率与质量控制水平。
现有的分批配料系统技术较为成熟,但在保养便利性与某些性能方面仍有提升空间。例如,设备的维护保养难度较大,可能导致设备停机时间增加,影响生产连续性;部分配料系统在小剂量配料的准确性上还有待提高,难以满足一些特殊饲料配方的高精度要求。
目前正在试验一种可测定多种化学成分(如蛋白质、某些氨基酸、脂肪、水分、粗纤维、淀粉)的仪器。借助该仪器,有望实现几乎一批一批地重组饲料配方,从而极为精准地制成所需饲料,满足不同动物在不同生长阶段的特异性营养需求,提高饲料的营养针对性与利用率。
现已有采用减重方式的微量配料系统,与传统往单一分批秤里添重的方式不同,这种减重方式可同时称量 10 个或 15 个重量,有效缩短了配料周期。同时,能够连续打出清单报告,且称重精确度更高。未来有必要将配料周期控制在 1 - 1.5 分钟,以匹配周期更短的搅拌机,进一步提高生产效率。
搅拌环节存在诸多困惑与争议。新建的单一品种饲料厂倾向于采用大型单一搅拌机(12 - 15 吨),然而小型(2 - 4 吨)短周期搅拌机亦有其独特优势,可提高生产的灵活性与小时生产量。例如,一台周期为 1.5 分钟的 3 吨搅拌机每小时可生产 120 吨饲料,且未来可能会出现周期更短(如 1.0 分钟)的搅拌机。不同规模与类型的搅拌机适用于不同的生产场景与饲料品种,饲料厂应根据自身实际情况合理选择与配置。
在可预见的未来,制粒在饲料生产中的地位依然稳固,且会不断涌现革新措施,从效率与质量两方面对制粒加以优化。尽管当前已有一些革新和选择方案,但在现有饲料厂中的应用与改造相对滞后。
由于不同饲料对调制时间需求各异,单一调制时间难以满足所有饲料的最佳制粒要求。因此,未来将通过控制轴的转速和 / 或调整叶片角度等方式实现调制时间的灵活变动,针对每种饲料类型和期望的制粒质量精准控制调制时间。例如,在去年的 VICTAM 展示会上,欧洲设备供应商展示了两项革新:
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调制机角度调节:多数调制机在水平平台安装铰链,可将调制机前部抬高,使喂料和卸料溜管更灵活,从而近乎无限制地控制滞留时间。通常作业起始时调制机处于水平位置,作业稳定后可倾斜以延长滞留时间。
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叶片角度调节:新开发的装置可在作业过程中改变叶片角度,其轴为空心设计,能随时转动叶片角度。制粒作业开始时采用 “标准” 叶片角度,稳定后可按需调节,以延长或缩短滞留时间。
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蒸汽堵(或料堵):此为简单有效的革新,通过安装 “堵头” 或挡板,堵塞蒸汽出口(覆盖调制机上部三分之二)或物料出口(覆盖调制机底部三分之二)。上部挡板防止蒸汽未与物料接触就穿过调剂机排出,底部挡板起堵头作用,迫使叶片将调制物料提升至挡板开口上方。但需注意药剂残留问题,每次运行结束可能有 25 - 100 公斤物料留在调制机内,不过这两项革新技术为调制问题提供了部分解决方案。
制粒质量与产率不仅取决于温度,还与水分密切相关。目前虽有水分监测和调控系统,但在准确度与可靠性方面仍需改进。未来有望实现像调控温度一样 “拨打” 设定物料水分,精准控制制粒过程中的水分含量,提高颗粒质量与稳定性。
饲料工业已接近能够通过配方调整颗粒饲料质量,如同调整氨基酸、矿物质、能量等营养因子。但由于某种原料的增减与颗粒饲料质量并非线性关系,通过配方调整颗粒质量难度更大。若能充分积累数据资料,颗粒饲料质量应可实现精准预测与有效控制。
部分厂家已提供不停车调节滚轮(环模间隙)的功能选择,虽曾被认为成本过高,但实际应用表明并非如此。例如,某制粒厂在制粒机严重堵塞后,滚轮自动松动,制粒机无需开门即可在不到 5 分钟内重新启动并清理完毕,显著提高了生产效率与设备运行稳定性。
堪萨斯州 Wichita 城的 PCI 公司推出新型制粒机设计,物料在略高蒸汽压力(使温度达 100℃以上)中调制。初步制粒结果与养鸡试验情况令人鼓舞,已有一台试验型样机在养鸡饲料厂运转,该厂计划 1999 年安装生产型制粒机,这一技术有望为制粒工艺带来新的突破与提升。
堪萨斯州 Sabetha 城 Wenger 制造厂提出的 UPC 构想,虽名为制粒机,实则更似挤压机,但其制品外观与颗粒饲料相同,且能达到非常好的颗粒质量。这种机器将广泛应用于水产饲料、幼畜饲料以及宠物饲料等高效益产品的生产,满足特定市场需求。
高温 - 短时调剂器(膨胀机)在美国的评价不一。其虽能提升制粒质量,但并非总能改善家畜饲养效果,且保养和运转费用高昂。例如,用其膨化饲料喂猪时,猪易患溃疡。部分公司尝试仅进行膨化(不制粒),虽在密度和产品流散性方面存在问题,但饲养试验结果与颗粒饲料相近,仍需进一步深入研究与优化。
近期新建饲料厂多采用逆流冷却机,但当前冷却机设计在控制最终产品水分方面存在不足。未来冷却机应配备水分感应和控制设备,实现产品既能冷却又能干燥至安全水平,这要求厂家提供具有加热兼冷却区、气流控制以及精巧控制设计的冷却机,以确保饲料质量与储存稳定性。
随着植酸酶等热敏感添加剂在饲料生产中的应用,饲料工业面临精准添加的挑战。将少量活性物质(如 50g 甚至 25g)均匀混入 1 吨饲料难度极大,目前对于脂肪和油的混合量也仅能达到每 ton 混合 9 - 36kg。虽已有相关技术,但在现有设施中应用成本过高。因此,应在新设计修建的设施中考虑采用减重系统、重量传送带或重量螺旋喂料器等设备,精准控制颗粒流量并向控制器发送信号,实现添加剂的准确用量控制。鉴于植酸酶可能只是众多热敏感添加剂的开端,未来各种酶、药剂、维生素及生物制品可能都要求更高的精确添加水平,饲料厂应提前布局谋划。
饲料厂经理与营养师之间常存在分歧。营养师期望针对养猪、养火鸡或养鸡的不同生长期提供多种不同饲料,而多数饲料厂倾向于一种家畜仅用一种饲料,因配方越多,生产与交货效率越低。部分公司采用生产两种或三种基本配方,交货时通过混合制作出各生长阶段所需饲料的方法。理论上,三种饲料可组合出满足家畜任何生命阶段营养需求的各种饲料,但实际操作中存在诸多问题,如混合需要添置称重或配料设备,且存在精确度、颗粒质量降等以及混合料均匀性等问题,需在实践中不断探索与解决,以实现饲料厂运行与家畜营养需求的平衡。
预测 21 世纪饲料厂的发展态势充满挑战与不确定性,犹如预测未来总统人选般困难。饲料厂在未来将深度涉足食品安全、环境保护以及畜牧业效率与经济效益等多方面事务。在众多选择面前,唯有充分掌握信息并做出明智决策的企业,才能在未来竞争中得以生存。美国饲料行业常受欧洲潮流影响,因此来自欧洲的信息或能为我们预示未来发展的方向与趋势,饲料厂应密切关注行业动态,积极探索创新,以适应不断变化的市场需求与行业发展要求。