雞精產品中影響籃網制粒機產量的關鍵因素分析

朱生林，王永福

上海太太樂食品有限公司（上海 201812）

籃網制粒機因其設計獨特、操作方便、產量高的特性，目前被廣泛應用于雞精行業的制粒過程中。制粒機的主要結構如圖1所示，其由喂料、攪拌、制粒及傳動系統等組成。其工作過程是把含水量不大于10%的混合料，通過喂料系統將物料輸送至攪拌區域，由4葉攪拌轉子將物料均勻分散輸送到制粒區域，通過5葉制粒轉子的旋轉，使濕料擠出通過篩網，再由傳動系統將制得的顆粒帶出圓盤的過程（如圖2所示）。

圖1 制粒機結構圖

圖2 顆粒帶出示意圖

物料混合后的水分含量是一個極為重要的參數，直接影響籃網制粒機的制粒速度。目前根據工廠的生產經驗數據，雞精適合制粒的物料水分含量在5%~9%之間，一般控制在7%左右。水分對于制粒的影響與水分存在的形式密切相關，當物料的水分含量超過一定數值時，水分將以自由態的形式存在（通常稱為自由水）。適量的自由水分附著在顆粒表面形成水膜，可以減少濕物料通過篩網孔的摩擦阻力，延長篩網的使用壽命，另外，水也是最天然的黏結劑，有助于改善制粒的質量。但是自由水分含量不宜大于10%，否則物料太濕，容易在篩網表面打滑，難以通過篩網孔，致使堵塞篩孔。另外，物料過濕也會使制得的顆粒拉長，影響后期的干燥過程。

目前有關制粒機產量的因素分析文獻主要集中在飼料行業，但都是以綜述的形式介紹制粒機產量的影響因素，沒有具體的試驗數據說明，如權伍榮等[1]綜述影響制粒機產量的因素分析，鄧留坤等[3]綜述影響飼料制粒的因素及其控制方法分析。

此次試驗以具體試驗數據為支撐，通過試驗設計，著重從3個因素（4葉攪拌速度、5葉制粒速度及物料的水分含量）來確認籃網制粒機產量的關鍵影響因素，其中物料的水分含量是通過混合加水量來體現的。所有產量數據的評估是基于顆粒的質量（如顆粒大小及溶解度）在可接受的標準范圍內，通過三因素三水平共計9個試驗來確定影響籃網制粒機產量的關鍵影響因素。

1 材料與方法

1.1 材料

雞精，每次按750 kg試驗（5個批次，每批次按150 kg來混合）。

1.2 儀器與設備

籃網制粒機JY450（廣州燎恒機械有限公司）；CAMSIZER粒徑分析儀[德國RETSCH（萊馳）公司]；溶解性測試攪拌設備（德國IKA公司）。

1.3 方法

1.3.1 制粒機產量的測試方法

以每分鐘從籃網制粒機出來的濕料顆粒的質量來計，每批次試驗會收集20~30個產量數據，最終以中間值作為該批次產量的衡量依據。

1.3.2 顆粒的質量測試方法

顆粒的質量主要體現在顆粒的粒徑大小上，用粒徑分析儀來測試顆粒的直徑和長度。

1.3.3 顆粒的溶解性測試方法

稱取6 g不同造粒條件下的樣品，溶解在500 mL的熱水中（水溫為80 ℃），在600 r/min的轉速下攪拌30 s，將最終溶液倒入碗中觀察溶解情況。

2 試驗設計

以制粒速度、攪拌速度及加水量3個因素來評估，每個因素設置3個水平，每個水平變化范圍如表1所示，三因素三水平正交試驗見表2。

表1 制粒速度、攪拌速度和加水量因素水平表

表2 正交試驗表

3 結果與討論

3.1 正交試驗結果

按9組正交試驗進行測定，每個批次試驗有20~30個產量數據，具體結果見圖3。

圖3 籃網制粒機在不同造粒條件下的產量數據圖

3.2 籃網制粒機產量的主要影響因素分析結果

由圖4可知，在不同制粒條件下9個正交試驗的產量結果均不同，可明顯看出加水量是最重要的影響因素，占比為56%，即物料混合后的水分含量是最關鍵的影響因素，其次為籃網制粒機的攪拌速度和制粒速度。

圖4 影響產量的各個影響因素的占比分析

3.3 籃網制粒機產量的優化條件

由圖5可看出，制粒速度越大，攪拌速度越大，物料混合的加水量越大，得到的產量也越高，即籃網制粒機的產量分別與制粒速度、攪拌速度及物料的水分含量呈正比例關系。

圖5 各個影響因素在不同水平下的產量關系圖

由圖6可看出，在同種因素條件下，制粒機的產量和水平變量也呈正比例關系，即水平的值越高，產量越大。并且當加水量在最大6 kg（物料混合時的加水量在4%）時，得到的產量最大。

圖6 各種因素下的平均產量對比圖

3.4 物料的加水量是影響產量關鍵因素的確認

由圖7可看出，綜合9組試驗，2組數據顯示，當加水量在最大6 kg時，籃網制粒機的產量最大，符合以上介紹的物料的水分含量是制粒機產量的關鍵影響因素，此時對應的攪拌速度亦為最大（35 r/min），制粒速度為70 r/min。

圖7 每個影響因素的平均產量

3.5 最優造粒參數條件下的產量驗證結果

根據產量主要影響因素的確認結果，在最優化的條件[制粒速度為70 r/min，攪拌速度為35 r/min，加水量為6 kg（即4%的添加量）]下進行一次驗證試驗，結果顯示在該制粒條件下籃網制粒機的產量可達到3 000 kg/h，完全驗證了前期試驗設計的結論，證明了試驗設計的有效性。

3.6 不同制粒條件下的樣品的質量評估結果

為確認在不同造粒條件下樣品的質量符合標準要求，特對樣品的粒徑大小和溶解度進行測試比較，以確保在不同制粒條件下生產出來的樣品質量的穩定性。

3.6.1 顆粒粒徑比較結果

顆粒的粒徑分析結果是由粒徑儀設備測試得到的。由圖8和圖9可以看出，在不同制粒條件下制得的顆粒在長度（通常情況下xFe_max被認作為顆粒的長度）和直徑上（通常情況下xc_min被認作為顆粒的直徑）沒有顯著的差異，完全符合產量質量的要求。

圖8 不同條件下的顆粒長度比較結果

圖9 不同條件下的顆粒直徑比較結果

3.6.2 顆粒溶解度的比較結果

將不同條件下制得的顆粒先從外觀上作初步判斷，顆粒的外觀形狀如圖10所示。按照上述介紹的標準方法將不同顆粒溶解在水里，攪拌一定時間后倒入碗里觀察顆粒的溶解性情況，從圖11可明顯看出9種顆粒樣品均無溶解性問題，全部溶解，故判斷在不同制粒參數條件下制得的顆粒符合質量標準要求。

圖10 不同條件下制得的顆粒外觀大小

圖11 不同條件下制得的顆粒溶解性比較

4 結論

從試驗設計中可得出物料混合的加水量是影響籃網制粒機產量的最主要因素。在確保顆粒質量符合要求的前提下，加水量越大（即物料混合后的水分含量越大），籃網制粒機的產量越大。

籃網制粒機的制粒速度和攪拌速度也與制粒產量呈正比例關系，即制粒速度越大產量越大，攪拌速度越大產量也越大。

針對同一個配方在不同的制粒參數條件下，終產品的顆粒大小和溶解度等質量屬性沒有明顯差異。