肉羔羊育肥秸稈配合顆粒飼料加工工藝參數(shù)優(yōu)化

張 杰，李 浩，孔令卓，蘇 劍，馬 娟，馮 斌

0 引 言

新疆是農(nóng)業(yè)大省，小麥、玉米、水稻等農(nóng)作物秸稈資源在農(nóng)作物資源中占有很大的比例。據(jù)查新疆2015統(tǒng)計年鑒[1]，2015年新疆各種農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量達到3 661.2萬t，其中玉米、小麥、水稻三大作物秸稈產(chǎn)量累計達到了1 945.55萬t，占到同年新疆秸稈總產(chǎn)量的53.14%，其中玉米秸稈達到 1 269.8萬 t，占同年新疆秸稈總產(chǎn)量34.68%；小麥秸稈達到634.15萬t，占同年新疆秸稈總產(chǎn)量 17.32%。如何處理每年大量的農(nóng)作物秸稈一直是困擾農(nóng)牧民的問題。將農(nóng)作物秸稈進行飼料化利用，是目前新疆實現(xiàn)家畜舍飼、保護環(huán)境、解決人畜爭糧、促進畜牧行業(yè)又好又快的發(fā)展有效途徑[2]。

秸稈配合顆粒飼料制粒技術(shù)利用專門的機械設備按照秸稈顆粒飼料生產(chǎn)工藝組成秸稈配合顆粒飼料生產(chǎn)線，將秸稈單獨或與精料混合造粒，把秸稈加工成顆粒飼料或配合顆粒飼料產(chǎn)品，既可以充分、合理的利用當?shù)亓畠r秸稈飼料資源，提高秸稈飼料的利用率，又可長途運輸，實現(xiàn)的秸稈飼料產(chǎn)品的商品化，使秸稈增值、農(nóng)民增收[3-6]。通過檢索國內(nèi)外相關文獻得知，現(xiàn)階段，秸稈制粒技術(shù)的研究熱點和難點體現(xiàn)在以下幾個方面：降低生產(chǎn)能耗、提高生產(chǎn)率與顆粒成品品質(zhì)、延長制粒設備使用壽命等。近年來，國內(nèi)外一些學者對影響秸稈配合顆粒飼料成型品質(zhì)的工藝進行了相關研究。如Mani等[7]研究了壓縮力、顆粒大小和水分含量對牧草生物質(zhì)顆粒飼料力學性能的顆粒密度，壓力、顆粒大小和含水率對麥秸、玉米秸稈及軟草顆粒密度影響顯著。Serrano等[8]研究發(fā)現(xiàn)當大麥秸稈顆粒含水量為19%～23%時，制粒效果最好。Relovaa等[9]對加勒比松木屑生產(chǎn)顆粒飼料的變量參數(shù)進行了優(yōu)化，得到了顆粒尺寸、含水率和操作壓力的最佳組合。李佳麗等[10]研究了不同草粉添加比例對顆粒飼料加工質(zhì)量的影響，得出了草粉添加比例對顆粒飼料加工質(zhì)量有顯著影響（P＜0.05）的結(jié)論。王際英等[11]研究了進料速度、調(diào)質(zhì)器溫度和主機頻率 3個工藝參數(shù)對飼料顆粒物理性狀的影響，試驗得出降低飼料顆粒粉化率、降低顆粒飼料吸水性和改變飼料顆粒的密度可以通過提高進料速度、調(diào)質(zhì)器溫度和主機頻率來達到。已有研究僅針對秸稈制粒原料或制粒設備等單因素工藝參數(shù)，對于在臥式環(huán)模制粒機制粒的基礎上，同時將以秸稈為原料的原料參數(shù)和制粒機參數(shù)共同作為影響因素，對秸稈制粒成型影響的研究較少。

玉米秸稈一般用于肉羊的非生產(chǎn)期，小麥秸稈一般用于肉羊的生產(chǎn)期，如懷孕、產(chǎn)肉、產(chǎn)奶階段。羔羊育肥是農(nóng)區(qū)肉羊的主要產(chǎn)肉方式，宜喂小麥秸稈。項目組在以精粗配比、含水率、粉碎長度、喂料速度為試驗因素，以密度、成型率、粉化率為試驗指標的玉米秸稈配合顆粒飼料成型影響的研究中發(fā)現(xiàn)，精粗配比、含水率是影響秸稈顆粒飼料質(zhì)量的關鍵因數(shù)[12]。但試驗沒有考慮顆粒飼料加工中人力和能耗成本，加工成本間接體現(xiàn)在生產(chǎn)率和噸產(chǎn)品能耗上，噸產(chǎn)品能耗也是節(jié)能減排的重要體現(xiàn)。為此，本文以小麥秸稈為基礎原料，以顆粒飼料質(zhì)量和顆粒飼料加工成本為研究目標，考慮到肉羊是反芻動物，在保證顆粒質(zhì)量的前提下，秸稈粉碎長度以顆粒成型孔徑最大為宜，設計了以原料精粗配比、無聊含水率、喂料速度為試驗因素，以密度、成型率、粉化率、純工作小時生產(chǎn)率、噸產(chǎn)品能耗為試驗指標的試驗方案，研究不同工藝參數(shù)組合對指標的影響規(guī)律，為提高制粒機生產(chǎn)率、秸稈顆粒飼料成品品質(zhì)、降低用戶生產(chǎn)成本等提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

肉羊羔羊育肥飼料的配比按照 NY5150-2002[13]規(guī)定使用?；A原料，即粗飼料組成以小麥秸稈為主。精料組成參考混合精料配方[12]。試驗用原料均購自烏魯木齊縣水西溝鄉(xiāng)周邊。

1.2 主要儀器設備

試驗所需的主要設備 9FQ-42秸稈飼料粉碎機及9KWH-250型環(huán)模秸稈顆粒成型機均選用由新疆農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)機械化研究所研制的定型設備。

試驗所需的主要儀器：電子分析天平，型號為JA2003，上海菁海儀器有限公司制造；游標卡尺購于烏魯木齊錦度科學儀器有限公司；電動振篩機由浙江省上虞市學勤紗篩廠生產(chǎn)；電熱式真空干燥箱購于北京永光明醫(yī)療儀器有限公司；標準篩購買于烏魯木齊錦度科學儀器有限公司；飼料顆粒粉化率測定儀，型號為ST136，由濟南盛泰儀器有限公司制造；水分測定儀，型號為MB23，購買于奧豪斯儀器有限公司。

1.3 試驗因素及試驗指標的確定

影響顆粒成型的因素很多，如精粗配比、喂料速度、含水率、間隙、偏心距、壓輥半徑、環(huán)模直徑、?？仔螤?、物料類型等[14-20]。本文在保持制粒設備基本技術(shù)參數(shù)不變的基礎上選取物料含水率、原料精粗配比及喂料速度作為試驗因素，以顆粒飼料密度、成型率、粉化率、純工作小時生產(chǎn)率及噸產(chǎn)品能耗作為試驗指標，研究各個因素對各指標的影響規(guī)律。顆粒飼料密度是飼料生產(chǎn)中的一個重要指標，反應了顆粒飼料的適口性，同時影響著顆粒飼料后期存放，過軟易碎，過硬適口性差。成型率的高低是制粒機制粒性能好壞的重要指標。較低的粉化率能夠有效減少飼料損耗和提高感官品質(zhì)[21]。純工作小時生產(chǎn)率是顆粒飼料經(jīng)濟效益的保證。節(jié)能降耗對生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟效益均有著促進作用，是目前生產(chǎn)中努力追求的目標。

1.4 環(huán)模秸稈顆粒成型機主要性能指標要求

根據(jù)中華人民共和國農(nóng)業(yè)部行業(yè)標準 SC/T6020-2002[22]要求，環(huán)模秸稈顆粒成型機主要性能指標要求如下（無蒸汽調(diào)制情況下）：生產(chǎn)能力達到企標或明示參數(shù)要求；顆粒成型率≥90%；顆粒密度范圍在 900～1 200 kg/m3之間；顆粒粉化率≤13%。

1.5 試驗方法

1.5.1 工藝流程

小麥秸稈→晾曬→粉碎預處理→配料→制?！鷧?shù)測定

1.5.2 粉碎預處理

試驗前對小麥秸稈物料進行粉碎預加工處理。因為本文所研究的秸稈配合顆粒飼料主要針對肉羊羔羊育肥使用，按照畜牧行業(yè)飼喂要求，直徑小于5 mm的顆粒飼料最為適宜。因此，將麥秸稈物料粉碎至5 mm以下，同時要避免過度粉碎，保證在降低生產(chǎn)能耗的同時提高生產(chǎn)率[21]。

在進行物料粉碎之前，需要對麥秸稈進行雜質(zhì)清選，剔除物料中的石塊、金屬碎片、玻璃碎片、發(fā)霉變質(zhì)的小麥秸稈以及土塊等雜物。這些雜物的存在不僅會影響制粒工作的正常進行、降低設備的使用壽命，同時也會危害羔羊的健康。

1.5.3 原料精粗比例設定

精粗料的比例配制按照新疆肉羊育肥營養(yǎng)標準［13］執(zhí)行及經(jīng)驗選取，精料率設定為適合飼用于羔羊育肥用的20%～60%。

1.5.4 物料含水率的測定

含水率的測定按GB/T 6435-2014［23］規(guī)定進行，亦可使用精度不低于±1 mg的快速水分測定儀測定。

1.5.5 密度的測定

在制粒機出料口處接取約50粒成型顆粒飼料，自然冷卻至不高于環(huán)境溫度5℃，從50粒成型顆粒飼料中挑選出表面完整的五分之一作為測量樣品，用“0”號砂紙將測量樣品兩端磨平，用游標卡尺測量每一個的直徑和長度，稱其質(zhì)量，按式（1）計算顆粒密度，取平均值。每隔5 min取樣測定一次，共測3次，計算平均值。

式中ρ為顆粒密度，kg/m3；dm 為單個顆粒樣品質(zhì)量，g；D為單個顆粒樣品直徑，mm；L為單個顆粒樣品長度，mm。

1.5.6 成型率的測定

在制粒機出料口處接取約300 g顆粒樣品，自然冷卻至不高于外界環(huán)境溫度 5 ℃，用網(wǎng)孔直徑（或邊長）為顆粒樣品直徑0.8倍左右的篩網(wǎng)篩分，然后稱量篩上留存的物質(zhì)質(zhì)量，按式（2）計算顆粒成形率。每隔5 min取樣測定一次，測3次，取平均值。

試驗中篩網(wǎng)的振動頻率為2 Hz，振幅10 mm，篩選時間60 s。

式中C為成形率，%；sm為篩上物質(zhì)量，g；1m為顆粒樣品質(zhì)量，g。

1.5.7 粉化率的測定

顆粒粉化率用ST136飼料顆粒粉化率測定儀測定。

取大于 500 g自然冷卻至不高于環(huán)境溫度 5℃的顆粒，用篩孔為0.8倍顆粒直徑的的篩網(wǎng)去細粉，稱取篩上顆粒500 g，放入測定儀的轉(zhuǎn)箱中，以50 r/min的轉(zhuǎn)速連續(xù)轉(zhuǎn)動10 min，取出后用篩網(wǎng)進行篩分，稱篩上物質(zhì)量，按式（3）計算顆粒粉化率。

式中X為顆粒飼料粉化率，%；sm為篩上物質(zhì)量，g。

重復進行2次試驗，計算結(jié)果的平均值。根據(jù)SC/T 6020-2002中方法測定。

1.5.8 純工作小時生產(chǎn)率的測定

根據(jù)中華人民共和國農(nóng)業(yè)部行業(yè)標準 SC/T 6020-2002[22]要求，從制粒機出料口處接取顆粒樣品，每隔5 min接取顆粒飼料一次，接料過程中記錄接料時間，每次接料不少于1 min，然后稱其質(zhì)量，重復3次。按式（4）計算生產(chǎn)能力，取平均值。

式中CQ 為純工作小時生產(chǎn)率，kg/h；m為每次接取的顆粒樣品質(zhì)量，kg；CT為每次接取顆粒樣品的時間，min；H為顆粒樣品的含水率，%。

取5次重復測定的算術(shù)平均值。

1.5.9 噸產(chǎn)品能耗的測定

按式（5）計算噸產(chǎn)品能耗。

式中M為噸產(chǎn)品能耗，kW·h/t；N為整機負載功率（含主電動機、喂料器電動機），kW。

1.5.10 三因素正交試驗

通過前期大量的單因素試驗，將各因素的水平進行初選和減少水平數(shù)，選擇有代表性的部分因素水平開展正交試驗[24]。暫不考慮各因素之間的交互作用影響，試驗選用四因素三水平正交。利用正交表L9(34)，設計包含9個水平組合的試驗方案，找出較優(yōu)的生產(chǎn)條件[24]。

選取物料含水率、原料精粗比、喂料速度作為三因素，設計正交試驗，因素和水平選擇見表1[24]。

表1 因素水平編碼表Table 1 Factor levels coding table

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理方法

試驗數(shù)據(jù)經(jīng)辦公軟件進行整理后，運用正交試驗法、極差分析法、方差分析法及綜合平衡法對數(shù)據(jù)進行分析及最優(yōu)生產(chǎn)條件優(yōu)化。

2 結(jié)果與分析

2.1 影響顆粒飼料成型效果的單因素試驗

2.1.1 物料含水率對顆粒飼料成型效果的影響

根據(jù)新疆肉羊羔羊飼喂習慣及飼喂周期，試驗中，首先選擇原料精粗料配比6∶4，喂料速度300 r/min，且保持不變，研究物料含水率的變化對試驗結(jié)果的影響。

利用 MB25水分測定儀測得麥秸稈含水率在 9%～11%范圍內(nèi)。因顆粒飼料含水率在14%便于存放，且不影響羔羊食用。將含水率單因素試驗下限設為14%，以2%為梯度以此遞增。試驗結(jié)果見圖1。

圖1 物料含水率對顆粒飼料成型效果的影響Fig.1 Impact of water content rate on molding effect of particles feed

試驗過程中，物料含水率為14%時，顆粒不成型，物料擠成粉末狀流出，同時伴有煙塵產(chǎn)生，成型率均為0，粉化率100%，顆粒密度無法檢測。分析原因得出，物料含水率過低導致物料在壓制室中與壓模和壓輥的摩擦力加大，物料不易成型。隨著物料含水率的不斷增加，物料在壓制室中與壓模和壓輥的摩擦力減小，物料成型易擠出，顆粒密度與成型率上升，粉化率降低。從試驗結(jié)果中得出物料含水率為 16%時，顆粒飼料的密度為1 255.27 kg/m3，超出行標SC/T 6020-2002[22]中規(guī)定環(huán)模顆粒飼料制粒機在無蒸汽調(diào)質(zhì)情況下顆粒飼料密度范圍（900～1 200 kg/m3）；物料含水率為22%時，顆粒飼料的粉化率為14.60%，物料含水率為24%時，顆粒飼料的粉化率為13.58%，均超出行標SC/T 6020-2002[22]中規(guī)定環(huán)模顆粒飼料制粒機在無蒸汽調(diào)質(zhì)情況下顆粒飼料粉化率范圍（≤13%）。因此將物料含水率14%，16%，22%，24%試驗剔除。為使試驗結(jié)果更加精確，重新確定物料含水率范圍17%～21%。

定義 9 設(U,A∪D)是一個覆蓋決策系統(tǒng),U={x1,x2,…,xn}, B?A, U/D={k=1,2,…,l}。如果對RSθ,η(A,D)中任意的粒規(guī)則(xi)A→Dk有(xi)B→Dk?(xi)A→Dk (這時有(xi)B→RSθ,η(B,D)), 則稱RSθ,η(A,D)能被RSθ,η(B,D)蘊含, 并記這種蘊含關系為RSθ,η(B,D)?RSθ,η(A,D);否則稱RSθ,η(A,D)不能被RSθ,η(B,D)蘊含,并記為RSθ,η(B,D)?/ RSθ,η(A,D)。

從表2中可以看出，物料含水率為17%、21%時，顆粒飼料各指標均符合行標SC/T 6020-2002中各指標范圍。為使試驗結(jié)果更加精確，綜合考慮前期試驗結(jié)果，最終確定取物料含水率17%、19%、21%為正交試驗含水率因素值。

表2 試驗結(jié)果Table 2 Test results

2.1.2 原料精粗配比對顆粒飼料成型效果的影響

試驗中，選擇喂料速度300 r/min，且保持不變，物料含水率選擇含水率單因素試驗上限 21%，研究原料不同精粗配比的變化對試驗結(jié)果的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 原料精粗配比對顆粒飼料成型效果的影響Fig.2 Impact of forage-concentrate ratio on molding effect of particles feed

從圖2中可以看出，隨著小麥秸稈所占比例的增加，顆粒飼料的密度降低，且在6∶4與5∶5之間下降幅度較大，但試驗結(jié)果均符合行標SC/T6020-2002[21]中規(guī)定環(huán)模顆粒飼料制粒機在無蒸汽調(diào)質(zhì)情況下顆粒飼料密度范圍（900～1 200 kg/m3）；成型率有所變化，但變化不大，同樣試驗結(jié)果符合行標 SC/T6020-2002[22]中規(guī)定成型率范圍（≥90%）；粉化率在8∶2與6∶4之間變化幅度較大，且精粗配比為8∶2時的粉化率為19.35%，超出行標SC/T6020-2002[21]中規(guī)定環(huán)模顆粒飼料制粒機在無蒸汽調(diào)質(zhì)情況下顆粒飼料粉化率范圍（≤13%）。因此，將正交試驗中原料不同精粗比例的因素值范圍確定為 6∶4,5∶5, 4∶6。

2.1.3 喂料速度對顆粒飼料成型效果的影響

試驗中，物料含水率、原料精粗配比 2因素的水平保持不變，旨在研究喂料速度的變化對顆粒成型效果的影響。喂料速度由變頻器的相關參數(shù)調(diào)節(jié)。根據(jù)9KWH-250型環(huán)模秸稈顆粒成型機生產(chǎn)率確定喂料速度的選擇。以300 r/min為試驗下限值，以100 r/min遞增。

試驗物料仍為麥秸稈與玉米粒的混合粉料，物料的含水率取試驗上限值 21%, 精粗配比選擇肉羊飼用使用范圍較大的6∶4。

從圖 3中可以看出隨著喂料速度的增加，顆粒飼料的密度逐漸降低，成型率與粉化率在喂料速度為600 r/min時變化幅度較大。當喂料速度為低速時，物料在壓制室中與環(huán)模、壓輥間的摩擦作用減小，環(huán)模溫度上升較慢，制粒時間加長，從而導致顆粒密度大，成型率高，粉化率低。隨著喂料速度的提高，顆粒密度降低、成型率升高，粉化率降低。但當喂料速度達到600 r/min時，成型率大幅度降低，粉化率大幅度升高。分析原因得出：當喂料速度過高時，物料開始打滑，環(huán)模、壓輥與物料之間的摩擦力增大，導致制粒不連續(xù)，使得成型率下降、粉化率升高。試驗結(jié)果得出，喂料速度為600 r/min時的粉化率值為15.98%，超出SC/T 6020-2002中規(guī)定環(huán)模顆粒飼料制粒機在無蒸汽調(diào)質(zhì)情況下顆粒飼料粉化率范圍（≤13%）。因此，后續(xù)正交試驗中將喂料速度因素值600 r/min去除。

圖3 喂料速度對顆粒飼料成型效果的影響Fig.3 Impact of feeding rate on molding effect of particles feed

2.2 多因素正交試驗

由表 3可知，原料精粗配比、物料含水率、喂料速度三因素對顆粒飼料的密度、成型率、粉化率、純工作小時生產(chǎn)率及噸產(chǎn)品能耗均有不同程度的影響。極差反應各因素對指標影響大小，由極差分析可知，各因素在幾種水平下，物料含水率對顆粒飼料密度、成型率及粉化率影響顯著，原料精粗配比對顆粒飼料成型率、粉化率均有較顯著的影響，喂料速度對顆粒飼料純工作小時生產(chǎn)效率影響顯著。利用極差分析法分析三因素對成型性單一指標、純工作小時生產(chǎn)率及噸產(chǎn)品能耗的影響，暫不考慮誤差列對指標的影響。

1）影響密度的因素。由正交試驗表4中密度的極差值（R值）大小可以看出，原料含水率對顆粒飼料密度的影響最大；其次是原料不同精粗配比；不同喂料速度對其的影響最小。獲得最高密度的試驗是 4號試驗，工藝條件為A2B1C2。

表3 四因素三水平正交試驗數(shù)據(jù)分析計算表Table 3 Four factors and three levels test data analysis and calculation table

2）影響成型率的因素。由正交試驗表4中成型率的極差值（R值）大小得出，原料不同精粗配比對顆粒飼料成型率的影響最大；物料含水率對顆粒飼料成型率的影響位居其次；不同喂料速度的影響最小。獲得最高成型率的試驗是7號試驗，工藝條件為A3B1C3。

3）影響粉化率的因素。由正交試驗表4中粉化率的極差值（R值）大小可以看出，影響顆粒飼料粉化率的最大因素是物料含水率；原料精粗配比的影響略低于物料含水率，位居第二位；不同喂料速度的影響最小。粉化率最低的7號試驗工藝條件為A3B1C3。

4）影響純工作小時生產(chǎn)率的因素。產(chǎn)量反應了制粒機的生產(chǎn)效率，純工作小時內(nèi)制粒速度越快，則制粒機的生產(chǎn)效率越高[3]。由正交試驗表4中純工作小時生產(chǎn)率的極差值（R值）大小可以看出，影響純工作小時生產(chǎn)率的最大因素是喂料速度；物料不同含水率的影響位居第二位；最后是物料不同精粗配比。純工作小時生產(chǎn)率最高的3號試驗工藝條件為A2B2C3。

5）影響噸產(chǎn)品能耗的因素。由正交試驗表4中成型率的極差值（R值）大小可以看出，物料含水率是影響噸產(chǎn)品能耗的最大因素；其次是原料不同精粗配比；不同喂料速度的影響最小。噸產(chǎn)品能耗最低的 7號試驗工藝條件為A3B1C3。

2.2.2 各因素對各指標影響的試驗結(jié)果方差分析

正交試驗的極差分析方法與其他同類分析方法相比有著簡單直觀、計算量小的優(yōu)點，但極差分析不能估計誤差對指標影響的大小，同時不能精確的估計各試驗因素對試驗結(jié)果影響的重要程度。且從正交試驗表中可以看出，由誤差列對各指標的影響數(shù)值已經(jīng)超出可忽略不計的范圍，尤其是對粉化率的影響，更是排在三因素之前。因此引入方差分析來彌補極差分析的不足。

利用DPS數(shù)據(jù)處理軟件對以顆粒飼料密度、成型率、粉化率、純工作小時生產(chǎn)率及噸產(chǎn)品能耗為指標的正交試驗結(jié)果進行方差分析，得到如表4所示的結(jié)果。

表4 三因素對顆粒飼料密度、成型率、粉化率、純工作小時生產(chǎn)率及噸產(chǎn)品能耗影響試驗結(jié)果的方差分析Table 4 Analysis of variance of three factors affect test result in density、molding rate、pulverization rate、productivity of pure working hours and energy consumption of tons of products of particles feed

方差分析表明物料含水率對于顆粒飼料密度有顯著影響，原料精粗配比、喂料速度對顆粒飼料密度影響不顯著；原料精粗配比、物料含水率及喂料速度對顆粒飼料成型率影響均不顯著；試驗過程中出現(xiàn)的偶然誤差和條件誤差對于顆粒飼料粉化率有顯著影響；原料精粗配比、物料含水率及喂料速度對顆粒飼料純工作小時生產(chǎn)率影響均不顯著；物料含水率對噸產(chǎn)品能耗影響顯著，原料精粗配比及喂料速度對噸產(chǎn)品能耗影響均不顯著。

2.2.3 綜合平衡分析得出最優(yōu)生產(chǎn)條件

綜合平衡的一般原則是：當各指標的重要性不一樣時，選取水平應保證重要的指標；當各指標的重要性相仿時，選取水平則應優(yōu)先照顧主要因素或看多數(shù)的傾向。通過綜合平衡法分析得到三因素影響主次順序為物料含水率＞原料精粗配比＞喂料速度。

從各個指標的計算分析、極差分析以及方差分析來看（表5），因素A對各個指標均有影響，但影響均不顯著，且A3出現(xiàn)居多，取A3為好。因素B對各個指標均有影響，尤其對顆粒飼料密度及噸產(chǎn)品能耗影響顯著。B1、B2均出現(xiàn)2次，從試驗結(jié)果中可以看出，B2的粉化率好于B1，B1純工作小時生產(chǎn)率及噸產(chǎn)品能耗均好于B2?？紤]到節(jié)能降耗等經(jīng)濟效益問題，且B1與B2的粉化率均達標，因此選取B1。因素C對純工作小時生產(chǎn)率的影響最好，取C3為宜。因此，本試驗可得出秸稈配合顆粒飼料最好的加工條件為A3B1C3。

表5 綜合平衡分析Table 5 Comprehensive balance analysis

2.2.4 最優(yōu)生產(chǎn)條件A3B1C3試驗結(jié)果驗證

為保證試驗結(jié)果具有指導意義，對A3B1C3的加工條件進行了試驗驗證，即原料精粗配比 4∶6，物料含水率17%，喂料速度500 r/min。試驗結(jié)果為顆粒密度1 116.48 kg/m3，成型率99.51%，粉化率7.36%，純工作小時生產(chǎn)率達到716 kg/h。試驗結(jié)果證明在A3B1C3的生產(chǎn)條件下，顆粒密度符合行業(yè)標準要求，成型率與純工作小時生產(chǎn)率達到最高，粉化率雖然不是最低，但完全符合行業(yè)標準要求，說明工藝參數(shù)組合優(yōu)化可靠。

3 討 論

1）已有的研究文獻[25-33]中多將研究重點放在多因素正交試驗及最優(yōu)生產(chǎn)條件的確定上，正交試驗中的各因素值多為參考相關文獻或憑借經(jīng)驗選值。本文將正交試驗中的各因素值的單因素試驗均作為研究重點，通過多次單因素試驗縮小范圍，最終確定最能反映生產(chǎn)中實際情況的因素值形成正交試驗，得到了更為系統(tǒng)準確的試驗結(jié)果。

2）三因素對顆粒飼料粉化率試驗結(jié)果的方差分析顯示，空列誤差對粉化率的影響顯著。空列誤差既有可能是試驗過程中的偶然誤差引起，同時也可能是本文沒有作為影響因素的其他因素導致的條件誤差。可以作為研究重點，在后續(xù)的試驗研究中進行探討。

3）在引用中華人民共和國農(nóng)業(yè)部行業(yè)標準 SC/T6020-2002中規(guī)定的技術(shù)指標時，本試驗選擇了無蒸汽調(diào)制狀態(tài)下的技術(shù)要求指標。因為本試驗是在農(nóng)機所針對適度規(guī)模生產(chǎn)所研制的制粒機結(jié)構(gòu)基礎上，以密度、成型率、粉化率、純工作小時生產(chǎn)率及噸產(chǎn)品能耗五個品質(zhì)指標開展精、粗料制粒加工工藝參數(shù)的試驗研究。所研制的設備是服務農(nóng)牧民為主體的使用者，故為了滿足成本低、易操作的要求，試驗未考慮蒸汽調(diào)制因素。

4 結(jié) 論

1）顆粒成型效果最好的原料含水率范圍在 17%～21%之間。

2）粉化率在精粗配比8∶2與6∶4之間變化幅度較大，且精粗配比為8∶2時的粉化率為19.35%，超出行標SC/T 6020-2002中規(guī)定環(huán)模顆粒飼料制粒機在無蒸汽調(diào)質(zhì)情況下顆粒飼料粉化率范圍（≤13%）。

3）隨著喂料速度的增加，顆粒飼料的密度逐漸降低，成型率與粉化率在喂料速度為 600 r/min時變化幅度較大。喂料速度為600 r/min時的粉化率值為15.98%，超出行業(yè)標準 SC/T6020-2002中規(guī)定環(huán)模顆粒飼料制粒機在無蒸汽調(diào)質(zhì)情況下顆粒飼料粉化率范圍（≤13%）。

4）通過方差分析得出：物料含水率對于顆粒飼料密度、顆粒飼料純產(chǎn)品能耗有顯著影響，對成型率、顆粒飼料純工作小時生產(chǎn)率影響均不顯著；原料不同精粗配比、不同喂料速度對顆粒飼料密度、顆粒飼料純工作小時生產(chǎn)率、顆粒飼料純產(chǎn)品能耗影響不顯著；試驗過程中出現(xiàn)的偶然誤差和條件誤差對于顆粒飼料粉化率有顯著影響。

5）通過綜合平衡法分析得到三因素影響主次順序為原料含水率＞精粗料配比＞喂料速度。推出秸稈配合顆粒飼料的最好的加工條件為A3B1C3，即原料精粗配比4∶6，物料含水率17%，喂料速度500 r/min。

6）在A3B1C3的生產(chǎn)條件下，顆粒密度符合國家行標要求，成型率與純工作小時生產(chǎn)率達到最高，粉化率雖然不是最低，但完全符合國家行標要求。試驗結(jié)果證明，通過正交試驗得出的最優(yōu)生產(chǎn)條件，基本符合實際生產(chǎn)情況，說明工藝參數(shù)組合優(yōu)化可靠。

[1] 楊建中，吳紅巖，謝立榮. 新疆農(nóng)作物秸稈資源利用概況及畜牧業(yè)加工利用初步研究[J]. 新疆畜牧業(yè)，2016.(12)：16－18.

[2] 劉善齋，楊海瓏，王力生，等. 強化玉米秸稈顆粒飼料加工技術(shù)的研究[J]. 中國牛業(yè)科學，2015，41(5)：30－33，37.

[3] 朝魯孟其其格. 混合草顆粒制粒技術(shù)及飼用價值評價的研究[D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學，2010.Chaolumengqiqige. Study on Granulating Technology and Forage Value Evaluation of Mixed Grass Particles[D].Hohhot: Inner Mongolia Agricultural University, 2010. (in Chinese with English abstract)

[4] 孫林，吳曉光，任秀珍，等. 針茅草顆粒加工研究[J]. 中國草地學報，2014，36(5)：107－112.Sun Lin, Wu Xiaoguang, Ren Xunzhen, et al. Study on processing technology of Stipa grass pellets[J]. Chinese Journal of Grassland, 2014, 36(5): 107－112. (in Chinese with English abstract)

[5] 朝魯孟其其格，賈玉山，格根圖，等. 草顆粒加工、貯藏及利用技術(shù)研究與應用[J]. 中國草地學報，2010，32(4)：98－102.Chaolumengqiqige, Jia Yushan, Ge Gentu, et al.Research and application of processing, storage and utilization technology of mixed grass particle[J]. Chinese Journal of Grassland,2010, 32(4): 98－102. (in Chinese with English abstract)

[6] 王曉光，賈玉山. 苜蓿與玉米秸稈不同比例混合草顆粒營養(yǎng)價值評價[J]. 中國草地學報，2011，33(1)：90－96.Wang Xiaoguang, Jia Yushan. Evaluation of nutrition value of mixed grass pellet[J]. Chinese Journal of Grassland, 2011,33(1): 90－96. (in Chinese with English abstract)

[7] Mani S, Tabil G, Sokhansanj S. Effects compressive force,particle size and moisture content on mechanical properties of biomass pellets from grasses[J]. Biomass and Bioenergy.2006, 30: 648－654.

[8] Serrano C, Mondero E, Lapuertab M, et al. Effect of moisture content, particle size pine addition on quality parameters of barley straw pellets [J]. Fuel Processing Technology, 2001,92: 699－706.

[9] Relovaa I, Vignoteb S, Leona M A, et al. Optimisation of the manufacturing variables of sawdust pellets from the Pinus caribaea morelet: Particle size, moisture and pressure[J].Biomass Bioenergy, 2009, 33: 1351－1357.

[10] 李佳麗，郭亞文，楊通，等. 不同草粉添加比例對顆粒飼料加工質(zhì)量的影響[J]. 飼料工業(yè)，2015. 36(7)：11－14.

[11] 王際英，李寶山，王世信，等. 不同加工工藝對飼料顆粒物理性狀的影響[J].飼料研究，2014(19) ：9－13.

[12] 張杰，李浩，孔令卓, 等. 秸稈配合顆粒飼料制粒加工工藝參數(shù)的試驗研究[J].新疆農(nóng)業(yè)科學, 2017, 54(7): 1313－1322.Zhang Jie, Li Hao, Kong Lingzhuo, et al. Experimental study on processing parameters of granulation of stalk combined pellet feed[J]. Xinjiang Agricultural Sciences，2017, 54(7):1313－1322. (in Chinese with English abstract)

[13] 山東省標準化研究院. 無公害食品肉羊飼養(yǎng)飼料使用準則NY5150-2002[S]. 北京：中國標準出版社，2002.

[14] 莫放，賴景濤，張曉明，等. 玉米秸稈精粗顆粒飼料加工與應用[J]. 糧食與飼料工業(yè)，2006. (3)：28－29.

[15] 王洪才. 日糧制粒對綿羊利用玉米秸稈的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學，2009，37(11)：5003－5004.

[16] 朱中勝，張瑩，劉紅艷，等. 家禽顆粒飼料加工工藝參數(shù)研究進展[J]. 飼料博覽，2016，12: 35－38.Zhu Zhongsheng. Zhang Ying. Liu Hongyan. et al The review of process parameters in poultry granulated feed[J].Feed Review, 2016, 12: 35－38. (in Chinese with English abstract)

[17] Li Xuying, Yang Mingshao, Ni Zhihua. The factors to affect the cube formation process of long fibrous stuff[C]. Second International Conference On Sustainable Argricu-lture For Food, Energy And Industry, 2002.

[18] Holm, Jens K., Henriksen, et al.Toward an understanding of controlling parameters in softwood and hardwood pellets production[J]. Energy and Fuels，2006，20(6): 2686－2694.

[19] Huang X, Huang J, Wu J, et al. Notice of retraction the analysis on the grass powder flow field in the impressing roller system[J]. Artificial Intelligence, Management Science and Electronic Commerce, 2011，265(3): 4408－4411.

[20] N. P. Buchanan, J. S. Moritz. Main effects and interactions ofvarying formulation protein, fibber, and moisture on feed manu-facture and pellet quality[J]. Journal of Application and PoultryResearch, 2009, (18): 274－283.

[21] 于翠平，趙紅月，黃進，等. 顆粒飼料質(zhì)量的控制研究[J].飼料研究，2013(11): 83－86.

[22] 中國水產(chǎn)科學研究院. 顆粒飼料制粒機SC/T 6020-2002，[S]. 北京：中國標準出版社，2002.

[23] 中國飼料工業(yè)協(xié)會.飼料中水分的測定, GB/T 6435-2014[S]. 北京：中國標準出版社，2014.

[24] 趙選民.試驗設計方法[M]. 北京：科學出版社，2006.

[25] 劉慶權(quán)，聶春宵. 秸稈壓塊技術(shù)的研究[J]. 飼料工業(yè)，2000 21(1)：11－13

[26] 李忠平. 粉碎粒度對飼料加工生產(chǎn)性能的影響[J]. 飼料工業(yè)，2001. 22(4)：5－7.

[27] 劉沛民. 提高飼料制粒質(zhì)量綜述[J]. 江西飼料，2003，（3）:23－26.

[28] 趙華明，楊昌高. 飼料制粒新技術(shù)的應用[J]. 飼料工業(yè)，1999，20(10)：14.

[29] 黃曉鵬，萬芳新，黃建龍等. 基于擠壓模擬試驗的苜蓿草顆粒成型工藝參數(shù)優(yōu)化[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2011，27(11)：354－358.Huang Xiaopeng, Wan Fangxin, Huang Jianlong, et al.Parameter optimization of granulated alfalfa pelleting process based on extrusion simulation experiment[J].Transactions of the CSAE, 2011，27(11)：354－358. (in Chinese with English abstract)

[30] Holm J K, Henriksen U B, Wand K, et al. Experimental verification of novel pellet model using a single pelleter unit[J]. Energy and Fuels, 2007, 21(4): 2446－2449.

[31] Rolfe L A, Huff H E, Hsieh F. Effects of particle size and proeessing variables on the propertics of an extruded catfish feed[J]. Joumal of Aquatic Food Product Technology, 2001,10(3): 21－33.

[32] 王毅，王婕姝，胡江，張幸彥等.基于均勻設計—偏最小二乘回歸建模的秸稈型顆粒飼料部分加工參數(shù)研究[J]. 南方農(nóng)業(yè)學報，2013，4(11)：1878－1882.

[33] 周洪彬，賀 兵，魏建平等. 飼料顆粒品質(zhì)影響因素探析[J],糧食與飼料工業(yè)，2016，2(11)：17－49.Zhou Hongbin, He Bing, Wei Jianping, et al. Discussion on the factors influencing quality of feed pellets[J]. Cereal and Feed Industry, 2016, 2(11): 17－49. (in Chinese with English abstract)