郎洪明

1 液態(tài)酶應(yīng)用于飼料

液態(tài)酶應(yīng)用于飼料始于美國，1975年美國飼料工業(yè)首次把酶制劑作為添加劑應(yīng)用于配合飼料中并取得顯著效果，國外90%的飼料中添加酶制劑，我國酶制劑用于飼料是近十多年的時(shí)間，目前約10%左右的混合飼料加入酶制劑。

1.1 飼料加酶的重要性

①補(bǔ)充動(dòng)物內(nèi)源酶的不足，提高飼料報(bào)酬；

②分解植物細(xì)胞壁，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收；

③消除飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高飼料轉(zhuǎn)化率；

④增強(qiáng)動(dòng)物的抗病能力，提高畜禽成活率；

⑤降低氮、磷的排泄量，減少環(huán)境污染。

1.2 生物酶的特性及飼料加工特點(diǎn)

酶對(duì)環(huán)境因素很敏感，如溫度、pH值、水分、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、紫外線和貯存過程等都會(huì)對(duì)酶活性產(chǎn)生很大的影響。

①一般酶活性的最適溫度為30～45℃，超過60℃時(shí)酶就會(huì)變性，喪失活性。

②制粒、膨化過程中的溫度可達(dá)120～150℃以上，并拌有高濕、高壓。

③制粒后飼料溫度低，噴涂液體酶制劑，可減少酶損耗。

2 飼料添加液體酶工藝及設(shè)備現(xiàn)狀

2.1 飼料添加液體酶工藝

飼料添加液體酶工藝是與飼料加工工藝密切相關(guān)的。

2.1.1 飼料加工工藝

飼料廠飼料配料后的生產(chǎn)流程一般如圖1所示。

經(jīng)過配料混料到制粒機(jī)出來的飼料粒是高溫潮濕的，經(jīng)烘干冷卻，溫度和濕度都達(dá)到正常要求，進(jìn)入分級(jí)篩，經(jīng)分級(jí)篩分為合格粒料、過粗粒料、粉塵料，合格粒料進(jìn)入成品倉，過粗粒料和粉塵料回收再加工。成品倉的粒料可分為幾條管路分配給打包倉，供多臺(tái)打包機(jī)打包。

①溫度特點(diǎn)

從以上流程可以看出制粒機(jī)到烘干冷卻段是高溫高濕段，其余往下的流程段是正常溫度和干燥段。

②飼料流的穩(wěn)定性

由于配料混料是間斷性的，因此通過分級(jí)篩的飼料流也是間斷性的，時(shí)有時(shí)無，不是穩(wěn)流。也就說在分級(jí)篩上段和分級(jí)篩下到成品倉段飼料流是不穩(wěn)定的，成品倉以下由于有成品倉和打包倉緩沖，料流是較好的恒流狀態(tài)。

配料制粒是高濕、高溫、高壓階段，對(duì)于某些飼料添加物有影響，如生物酶，酶對(duì)環(huán)境因素很敏感。溫度、pH值、水分、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、紫外線和貯存過程等都會(huì)對(duì)酶活性產(chǎn)生很大的影響。一般酶活性的最適溫度為30～45℃，超過60℃時(shí)酶就會(huì)變性，喪失活性。但制粒、膨化過程中的溫度可達(dá)120～150℃以上，并伴有高濕、高壓。在這樣的條件下，大多數(shù)酶制劑的活性都將喪失殆盡。因此，制粒后液體酶制劑噴涂技術(shù)以其減少酶損耗降低成本的優(yōu)勢日益受到青睞。

2.1.2 生物酶加入位置

根據(jù)酶怕高溫的特點(diǎn)和上述飼料加工生產(chǎn)流程料流穩(wěn)定性特點(diǎn)可以看出，酶后噴涂設(shè)備安裝位置只可能選在A（分級(jí)篩上面）、B（分級(jí)篩與成品倉之間）、C（成品倉與打包倉之間）。

2.1.3 加入酶種類

①我國農(nóng)業(yè)部已經(jīng)批準(zhǔn)使用的飼料級(jí)酶制劑有12種，分別是淀粉酶、纖維素酶、β-葡聚糖酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶、麥芽糖酶、甘露聚糖酶、果膠酶、植酸酶、蛋白酶、支鏈淀粉酶、木聚糖酶。

②目前飼料用酶制劑以植酸酶和木聚糖酶、甘露聚糖酶應(yīng)用最普遍，植酸酶用得最多。

③近年來酶的應(yīng)用由單一酶向復(fù)合酶制劑發(fā)展，復(fù)合酶制劑主要含有酸性蛋白酶、糖化淀粉酶、纖維素酶和果膠酶等酶系。

2.1.4 加入量

生物加入量是根據(jù)飼料的種類不同而不同，根據(jù)有關(guān)資料整理見表1。

表1 飼料生物酶參考加入量

2.2 設(shè)備

生物酶后噴涂加入是從國外開始的，因此噴涂設(shè)備也是國外的領(lǐng)先一步，在我國引進(jìn)了國外設(shè)備后，參考其技術(shù)，加以研究，目前國內(nèi)生產(chǎn)的設(shè)備在技術(shù)上也達(dá)到了一定的水平。

2.2.1 國外液體酶添加設(shè)備

德國、加拿大、丹麥等國家在液體酶添加設(shè)備方面，研制出不同形式的設(shè)備，效果顯著，如表2所示部分設(shè)備為例。

表2 國外液體酶添加設(shè)備

2.2.2 國內(nèi)液體酶添加設(shè)備

對(duì)液體酶后噴涂的認(rèn)識(shí)始于20世紀(jì)80年代末，而液體酶噴涂機(jī)的出現(xiàn)只是在近幾年。中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院、武漢科谷技術(shù)發(fā)展有限公司、正昌集團(tuán)等單位也都開發(fā)出液體酶噴涂設(shè)備，其噴涂效果達(dá)到了一定水平。

2.2.3 設(shè)備形式

2.2.3.1 噴涂裝置與飼料流量秤組合方式

國際、國內(nèi)生產(chǎn)的酶噴涂設(shè)備規(guī)格品種很多，但在國內(nèi)飼料加工廠使用的液體酶后噴涂設(shè)備也就幾種形式，其酶的計(jì)量，壓縮空氣的調(diào)制及控制屏差別不大，區(qū)別就在于噴霧加入方式和噴霧裝置與飼料流量秤組合方式，歸納起來就兩種形式：一種是噴霧裝置與飼料流量秤分離型的；另一種是噴霧裝置與飼料流量秤合為一體型的。

①噴涂裝置與飼料流量秤分離型的

這種形式的噴涂設(shè)備如離心噴涂機(jī)，離心噴涂機(jī)又因噴酶方式不同又有兩種形式，一種是在旋轉(zhuǎn)的料盤上方裝空氣霧化噴嘴，液體酶通過空氣霧化噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)的料盤上的料粒表面，其原理如圖2所示。另一種是料盤在上，液盤在下，兩盤同軸，利用高速旋轉(zhuǎn)的液盤將酶液霧化甩出，與沿料盤邊沿落下的料粒相遇，達(dá)到噴涂的目的，其原理如圖3所示。另一種分離型如圖4所示。

②噴涂裝置與飼料流量秤合為一體型的

噴霧裝置與飼料流量秤合為一體型的，也有兩種形式，一種是飼料流量秤（含噴霧裝置）直接接在飼料溜管中間，其工作原理如圖5所示，酶噴霧裝置的噴嘴安裝在流量秤上，噴嘴向稱量板上的料流噴霧，結(jié)構(gòu)緊湊。另一種是飼料流量秤（含噴霧裝置）上有一緩沖倉，它們作為一個(gè)整體接在飼料溜管中間如圖6所示。它在緩沖倉上安裝了上、中、下料位傳感器，開機(jī)前流量秤的進(jìn)料門是關(guān)閉的，當(dāng)飼料達(dá)到中料位時(shí)，中料位傳感器發(fā)出起動(dòng)信號(hào)流量秤門開到預(yù)先設(shè)定的流量，加酶裝置同時(shí)噴酶，當(dāng)飼料量下降到下料位時(shí)，下料位傳感器發(fā)出關(guān)閉流量秤停止加酶的信號(hào)，當(dāng)緩沖倉內(nèi)的飼料量上升到上料位時(shí)，上料位傳感器發(fā)出調(diào)大流量信號(hào)，流量秤和加酶裝置同時(shí)調(diào)大流量，并保持恒定。由此可見，這種裝置可以保證一段時(shí)間內(nèi)飼料流是恒流，保證計(jì)量精度。

2.2.3.2 設(shè)備工作流程

國內(nèi)外酶噴涂設(shè)備很多，設(shè)備形式各異，但就其設(shè)備工作流程來講，基本見圖7。

飼料流量秤測得飼料流下的信號(hào)和流量，傳給控制屏，控制屏通知酶計(jì)量調(diào)制和壓縮空氣調(diào)制工作，將與飼料流量對(duì)應(yīng)的酶流量和符合壓力及流量的壓縮空氣同時(shí)送到噴嘴，在空氣霧化噴嘴霧化后噴在飼料表面。

2.2.3.3 設(shè)備的組合方式及安裝

設(shè)備的組合方式不同，對(duì)安裝有影響，如表3所示。

①在安裝位置許可的情況下，盡可能裝在B點(diǎn)，可以選擇計(jì)量精度較高帶有緩沖倉的，也可選擇稱量精度高的間斷式物料秤加一緩沖斗與噴霧裝置組合安裝。

②在安裝位置不許可的情況下，特別是舊廠改造，這種情況較普遍，選用不帶緩沖倉的，但計(jì)量精度較差。

表3 設(shè)備組合方式及安裝特點(diǎn)

3 液體酶后噴涂技術(shù)發(fā)展趨勢

液體酶后噴涂技術(shù)關(guān)鍵是噴涂的均勻性。提高噴涂均勻性的途徑可以通過稀釋、真空、噴涂液高黏附、高滲透。

3.1 噴涂的均勻性

噴涂的均勻性主要表現(xiàn)在飼料顆粒的內(nèi)外和顆粒之間。

①飼料顆粒內(nèi)外

生物酶在飼料顆粒內(nèi)外均布是最好的，如何讓生物酶進(jìn)入顆粒內(nèi)？可以通過真空噴涂的方法，利用真空將生物酶吸入顆粒內(nèi)部；另一方面，也可以通過提高噴涂液的滲透性，使生物酶進(jìn)入飼料顆粒內(nèi)部。

②飼料顆粒之間

飼料顆粒之間噴涂均勻性，應(yīng)通過控料流的均勻性和噴涂液的稀釋及黏附性方面來解決。

3.2 噴涂方法

3.2.1 稀釋

噴涂物往往量比較少，要想均勻噴涂到每一粒飼料上，最好是通過稀釋，使其量大點(diǎn)，但稀釋劑不能是水，水會(huì)增加飼料的含水量，不利于飼料的保存，目前一般是利用空氣，也可以利用可揮發(fā)的溶劑。

3.2.2 真空

噴涂工藝向著真空噴涂的方向發(fā)展，常壓噴涂，酶是附著在飼料顆粒表面，在包裝運(yùn)輸過程中，易磨脫，而真空噴涂，酶可以進(jìn)入到飼料顆粒內(nèi)部。

3.2.3 高黏附

高黏附性解決涂層在飼料顆粒流動(dòng)中脫落，可以在噴涂液中加入增加黏附性的物質(zhì)。

3.2.4 高滲透

高滲透性，主要是讓噴涂在飼料顆粒表面的噴涂液盡可能地向顆粒內(nèi)部滲透。

3.3 噴涂設(shè)備

噴涂設(shè)備主要解決以下問題：

①噴涂高均勻度；

②計(jì)量高精度；

③多液倉、多泵、多噴嘴，適合多酶種以及其他液體添加劑噴涂；

④觸摸屏人機(jī)界面，總覽全部操作過程，參數(shù)設(shè)置簡單，操作方便；

⑤系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)化。

多用性、操作性、自動(dòng)化都容易實(shí)現(xiàn)，比較難的是計(jì)量高精度，噴涂高均勻性。

3.3.1 計(jì)量高精度

計(jì)量精度與設(shè)備諸多因素有關(guān)，如圖8、圖9、圖10所示。

計(jì)量精度主要與飼料計(jì)量、酶的計(jì)量以及計(jì)量反饋執(zhí)行的快慢有關(guān)，提高計(jì)量精度應(yīng)從這三方面考慮。

飼料計(jì)量精度與飼料流的均勻性、傳感器計(jì)量精度、開關(guān)料的快慢有關(guān)，提高飼料計(jì)量精度應(yīng)從這三方面考慮。

酶的計(jì)量精度主要與計(jì)量泵的計(jì)量精度、酶流檢測精度、反饋與執(zhí)行滯后有關(guān)，應(yīng)從以下幾方面考慮：

①選用高計(jì)量精度的計(jì)量泵；

②酶流檢測裝置高精度；

③精細(xì)編程，減少反饋慢與執(zhí)行滯后。

3.3.2 噴涂高均勻性

影響噴涂均勻性的主要因素如圖11、圖12、圖13所示。

從圖中可以看出：

①飼料流均勻性，以恒流為好，實(shí)際的飼料流是起伏不定的，創(chuàng)造條件，變?yōu)殚g斷恒流。如緩沖倉、利用飼料溜管；

②傳感器精度高，電路控制精準(zhǔn)；

③料門開關(guān)反應(yīng)快；

④恒流、單層、粒度均勻、不破碎、料流計(jì)量精度高；

⑤適度霧化、雙面噴涂、盡量稀釋、高精度計(jì)量。

在分別解決飼料流和酶流方面問題的同時(shí)，還應(yīng)注意以下兩個(gè)方面：

①飼料流與酶流的協(xié)調(diào)

飼料流與酶流的協(xié)調(diào)也就是飼料流與酶流以相應(yīng)的量同時(shí)相遇，才能實(shí)現(xiàn)連續(xù)均勻的噴涂。但實(shí)際上酶液與飼料流并不同步，而是有一個(gè)滯后時(shí)間。要從電子技術(shù)和機(jī)械反應(yīng)兩方面努力。

②飼料噴涂后的混合

一是在噴涂后的飼料流下落過程中形成紊流，二是通過機(jī)械攪拌。

4 結(jié)語

飼料顆粒噴涂工藝及設(shè)備已發(fā)展到一定水平，繼續(xù)努力的方向仍然是噴涂均勻性和計(jì)量準(zhǔn)確，噴涂均勻性可以有效的發(fā)揮酶的作用，計(jì)量準(zhǔn)確則可以在保證酶發(fā)揮最大作用的同時(shí)，達(dá)到最經(jīng)濟(jì)，成本最低。

[1]郎洪明.液體酶后噴涂設(shè)備和安裝淺析[J].飼料廣角,2006(11).

[2]郎洪明.一種液體酶添加設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J].飼料工業(yè)，2007,28(5):1-4.

[3]郎洪明.飼料液態(tài)酶噴涂均勻性技術(shù)研究[J].飼料工業(yè),2008,29(23):3-6.

[4]郎洪明.稱重式液體酶添加設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].飼料與畜牧，2008(1).

[5]郎洪明.飼料液體酶添加設(shè)備正確安裝和使用[J].飼料與畜牧，2008(11).