Chinese Journal of Animal Nutrition >

2026 , Vol. 38 >Issue 2: 1517 - 1526

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2026.120

RESEARCH PAPER

Effects of Wheat Grinding Particle Size on Pelleting Characteristics of Mash Feed

  • ZHAO Tongxi , 1 ,
  • QIAN Guangyu 1 ,
  • LI Xing 1 ,
  • QIN Yuchang 1, 2 ,
  • SHAO Shuang 1 ,
  • LI Junguo 1, 2 ,
  • GAI Youxi 3 ,
  • LI Jun 1 ,
  • XUE Min 1, 2 ,
  • WU Bencheng 4 ,
  • YANG Jie , 1, 2, *
Expand
  • 1 Institute of Feed Research, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
  • 2 Laboratory of Feed-Derived Factor Risk Assessment for Animal Product Quality and Safety, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100081, China
  • 3 College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China
  • 4 Institute of Animal Sciences of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China
  • 5 Anyou Biotechnology Group Co., Ltd., Taicang 215421, China
* professor, E-mail:

Received date: 2025-05-22

  Online published: 2026-02-12

Fold

Abstract

In this experiment, wheat was used as the research subject to investigate the effects of different particle sizes achieved through feed processing on the physicochemical properties, pelleting characteristics, and product quality of mash feed, aiming to provide data references for the broader application of wheat as a feed ingredient. A single-factor experimental design was adopted, wherein wheat was ground using a hammer mill with screen sizes of 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 and 3.0 mm, respectively. The ground wheat was then mixed with other feed ingredients, such as soybean meal (ground with a 2.0 mm screen), to analyze the physical characteristics, hydration characteristics, gelatinization characteristics, and other physicochemical characteristics of the mash feed. Additionally, pelleting processing test was conducted. The results showed that: 1) wheat particle size significantly affected all physicochemical properties of the mash feed except for swelling capacity (P<0.05). As wheat particle size increased, the apparent density and tapped density of the mash feed first increased and then decreased, while the angle of repose and angle of internal friction consistently decreased; water absorption capacity and water solubility also showed a continuous decline; peak viscosity, trough viscosity, and final viscosity progressively decreased, whereas gelatinization time and gelatinization temperature consistently increased. 2) Wheat particle size significantly influenced the moisture content, protein dispersibility index, and gelatinizing properties of the mash feed after conditioning (P<0.05). With wheat particle size increasing, the moisture content of the conditioned mash feed decreased, while the protein dispersibility index increased; peak viscosity, trough viscosity, and final viscosity decreased, whereas gelatinization time and gelatinization temperature increased. 3) Wheat particle size significantly influenced pellet feed yield, forming rate, power consumption per ton of material, as well as pellet durability index, hardness, and starch gelatinization degree (P<0.05). As the wheat particle size increased, the power consumption per ton of material first decreased and then increased, the yield first increased and then decreased, while the forming rate, pellet durability index, hardness, and starch gelatinization degree consistently decreased. Therefore, an appropriate grinding particle size of wheat can improve the physicochemical properties and pelleting characteristics of the mash feed, thereby enhancing the quality of pellet feed.

Key words： wheat grinding particle size; physicochemical properties; pelletizing characteristics; product quality

Cite this article

ZHAO Tongxi , QIAN Guangyu , LI Xing , QIN Yuchang , SHAO Shuang , LI Junguo , GAI Youxi , LI Jun , XUE Min , WU Bencheng , YANG Jie . Effects of Wheat Grinding Particle Size on Pelleting Characteristics of Mash Feed[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2026 , 38(2) : 1517 -1526 . DOI: 10.12418/CJAN2026.120

习近平总书记指出,粮食安全是“国之大者”,强调保障粮食及重要农产品的稳定安全供给始终是建设农业强国的首要任务。当前,粮食安全作为国家安全的重要基础,其核心挑战日益聚焦于饲料粮安全。2024年,我国饲料粮消费占粮食消费总量的53.6%,玉米进口1 364万t,严重威胁国家粮食安全。为解决大宗饲料原料供需趋紧的问题,农业农村部发布了《饲料中玉米豆粕减量替代工作方案》,积极推动“统筹推进提效节粮、开源节粮、优化结构节粮”战略,其核心路径之一是开发利用非粮饲料资源,降低对传统玉米-豆粕型饲粮的依赖。但是,不同饲料原料的理化特性不同,其加工性能也会有所不同,非常规饲料原料在配方中的应用带来配方复杂化和多元化,造成饲料生产困难和产品质量不稳定,迫切需要评价非常规饲料原料的加工特性。与此同时,养殖业向规模化、智能化发展,散装运输、气力输送及自动化饲喂系统导致颗粒饲料破损加剧、粉化率显著升高,造成饲料浪费、利用率下降及饲喂系统堵塞等问题,对饲料物理品质,特别是颗粒耐久度提出了更高要求。然而,作为当前畜禽饲料主要能量来源的玉米,其黏结性能相对较弱,难以满足现代化养殖体系对高耐久度饲料的需求。小麦作为中国第二大粮食作物,具有产量高、价格稳定且成本低廉的显著优势。作为一种重要的饲料原料,小麦不仅在粮食生产中占据重要地位,还具有较高的饲用价值。小麦含有丰富的淀粉,其有效能值较高,是优质能量源的主要提供者。除此之外,小麦还含有大量必需氨基酸,能够满足动物生长发育过程中对蛋白质的需求,尤其适用于猪、禽等家畜的饲养[1]。此外,小麦还含有谷朊蛋白,具有良好的水合作用和黏结特性,在饲料加工过程中能提供有效的黏结力,有助于提高颗粒的耐久性,从而增强饲料的稳定性与易储存性[2]。相关研究表明,影响饲料制粒的因素主要有原料组分、设备配置和工艺参数,其中,原料的粉碎粒度是影响制粒效果的重要因素之一,原料粒度不仅影响饲料的加工质量和生产效率,还影响其在动物体内的消化率和利用率[3-4]。
目前,关于小麦在加工过程中的物理特性研究仍存在一定的空白,特别是在其粉碎粒度对物料制粒成型性能方面的研究相对较少[5-6]。因此,本研究采用单因素试验设计,通过设定小麦不同的粉碎粒度,系统研究其与豆粕混合后物料的制粒性能,旨在揭示小麦粉碎粒度对小麦-豆粕混合粉料制粒性能的影响规律,为小麦在饲料生产中合理利用、优化加工工艺参数提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

小麦采购于南口面粉厂,豆粕采购于三河汇福公司。
试验用到的设备主要有BT-1000粉体综合特性测试仪、Perten ZM100型快速黏度分析仪、9FQ-50B锤片式粉碎机、SJHS 0.2混合机、SZLH200×40型环模制粒机、NHP100颗粒耐久性测试仪、TA-XY2i质构仪、Tecan SPARK®型多功能酶标仪等。

1.2 试验设计

采用单因素试验设计,利用锤片式粉碎机(筛片孔径分别为1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 mm)将小麦粉碎成不同粒度后,分别与豆粕等饲料原料进行混合,混合物料组成见表1。对混合物料的物理特性、水合特性、糊化特性等理化特性进行检测,并分析其制粒成型特性和产品质量。
表1 混合物料组成

Table 1 Composition of mash feed %

项目Items 含量Content
小麦Wheat 58.54
豆粕Soybean meal 39.03
石粉Limestone 0.97
豆油Soybean oil 1.46
合计Total 100.00

1.3 样品制备

利用锤片式粉碎机(筛片孔径2.0 mm)将豆粕粉碎,按照表1中配方将所有原料在投入混合机进行混合,并利用环模制粒设备进行制粒加工,环模孔径直径为3 mm,孔长与直径比例为10∶1,调质温度为80 ℃,调质时间为135 s。对混合粉料随机取样3次,在调质器和制粒机工作稳定后,从调质粉料和颗粒料中各选取3份样本,晾干处理后,依编号装入自封袋,用于后续理化特性及颗粒质量分析。在制粒过程中记录制粒机电流、产量等。

1.4 检测指标与方法

1.4.1 理化特性指标

1.4.1.1 振实密度、松装密度

使用BT-1000粉体综合特性测试仪、固定体积法测定物料的松装密度、振实密度。每个样品重复测定3次,结果取平均值。计算公式如下:
松装密度(g/mL)=(总质量-容器质量)/100;
振实密度(g/mL)=(总质量-容器质量)/100。

1.4.1.2 休止角、摩擦角

使用BT-1000粉体综合特性测试仪测定物料休止角、摩擦角。

1.4.1.3 水分含量

参照GB/T 29249—2012中方法使用水分检测仪检测水分含量。

1.4.1.4 吸水性、水溶性及溶胀度

吸水性、水溶性及溶胀度参考Anderson[7]的方法进行测定,计算公式如下:
吸水性(%)=(上清液残余干物质质量/样品干物质质量)×100;
水溶性(g/g)=(沉淀物质量-干物质质量)/样品干物质质量;
溶胀度(g/g)=沉淀物质量/[样品干物质质量/(100-水溶性)]。

1.4.1.5 蛋白质分散指数

蛋白质分散指数参考AOCS(1997)[8]提供的方法进行测定,具体操作如下:取待测样品20.0 g于500 mL三角瓶中,加入300 mL蒸馏水,以10 000 r/min的转速搅拌10 min后,将上清液转移到离心管中,以740×g的离心力离心10 min。收集上清液,用标准凯氏定氮法分析粗蛋白质含量。蛋白质分散指数的计算方法是将测得的上清液粗蛋白质含量除以待测样品粗蛋白质含量,并以百分比表示,取3次重复测定的平均值。

1.4.1.6 糊化特性

使用ZM100型快速黏度分析仪,取3.5 g样品和1.5 g面粉置于样品罐中混合并加入25 mL蒸馏水,混合均匀后,选用程序standard 1开始检测,提取试验结果中的关键糊化参数,包括保持黏度、峰值黏度、最终黏度、衰减值、回生值、变性温度、变性时间等数据。

1.4.2 制粒成型特性指标

1.4.2.1 产量

制粒机生产稳定后在出料口处接取样品,每次接样时间30 s,接取样品3次,称量样品质量,取算数平均值,按照如下公式计算产量:
产量(kg/h)=饲料重量(kg)×2×60。

1.4.2.2 成型率

参考《环模制粒机通用技术规范》(GB/T 20192—2006)测定成型率,计算公式如下:
X(%)=(W1/W)×100。
式中:X表示成型率;W1表示样品筛分后筛上物质量(g);W表示样品总质量(g)。

1.4.2.3 吨料电耗

记录生产过程中的每分钟的产量和电度表示值,按照如下公式计算吨料电耗:
吨料电耗[(kW·h)/t]=1.723IU×1 000/(60s×cos θ)。
式中:I代表正常制粒过程中的电流大小(A);U代表电压,为0.38 kV;s代表颗粒出口处接料1 min的质量(kg);cos θ代表功率因数,为0.85。

1.4.2.4 颗粒耐久度(PDI)

将待测样品通过60目筛筛除细粉后,称取100 g样品置入颗粒耐久性测试仪的饲料仓内,设定仪器运行60 s,停止后,称取筛网上保留的颗粒质量,用以计算颗粒耐久度。计算公式如下:
颗粒耐久度(%)=(筛网上保留的颗粒质量/100)×100。

1.4.2.5 硬度

硬度利用质构仪进行测定,颗粒断裂前的峰值即为硬度,样品重复测试20次后,计算平均值。

1.4.2.6 淀粉糊化度

淀粉糊化度依据《饲料中淀粉糊化度的测定》(NY/T 4125—2022)中方法进行测定。

1.5 数据统计

采用Excel 2021对原始数据进行整理后,采用R 4.4.1软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),并采用Duncan氏法进行组间多重比较,P<0.05被认为具有统计学意义,所有数据均以“平均值±标准差”的形式表示。

2 结果与分析

2.1 小麦粉碎粒度对混合物料理化特性的影响

2.1.1 小麦粉碎粒度对混合物料物理特性的影响

由表2可知,混合粉料的松散密度和振实密度随小麦粉碎粒度的增大呈先上升后降低的趋势,松散密度变化范围为524.30~554.50 g/L,振实密度变化范围为688.55~728.50 g/L,使用2.5 mm孔径筛片时混合物料的松散密度显著高于使用其他孔径筛片时(P<0.05),而振实密度则是在使用2.0 mm孔径筛片时最高,且显著高于使用其他孔径筛片时(P<0.05);同时,混合粉料的休止角和摩擦角随小麦粉碎粒度的增大而降低,休止角的变化范围为35.33~41.17°,摩擦角的变化范围为46.23~52.50°。
表2 小麦粉碎粒度对混合物料物理特性的影响

Table 2 Effects of wheat grinding particle size on physical characteristics of mash feed

筛片孔径
Screen aperture/mm		 松散密度
Apparent
density/(g/L)		 振实密度
Tapped
density/(g/L)		 休止角
Angle of
repose/°		 摩擦角
Angle of internal
friction/°
1.0 524.30±0.57c 703.45±1.20c 41.17±1.04a 52.50±0.50a
1.5 540.75±2.90b 712.90±2.40b 40.70±0.75a 51.40±0.36ab
2.0 530.85±1.77bc 728.50±4.24a 38.83±0.29b 50.37±1.27ab
2.5 554.50±6.51a 706.35±2.33bc 37.50±0.50c 49.53±2.20b
3.0 539.20±5.52b 688.55±1.06d 35.33±0.76d 46.23±1.08c
P值P-value 0.005 <0.001 <0.001 0.001

同列数据中,差异显著(P<0.05)用不同的小写字母表示,差异不显著(P>0.05)用相同的小写字母或无字母表示。下表同。

Data in the same column, significant differences (P<0.05) are indicated by different lowercase letters, while non-significant differences (P>0.05) are indicated by the same lowercase letter or no letter. The same as below.

2.1.2 小麦粉碎粒度对混合物料水合特性的影响

由表3可知,小麦粉碎粒度对混合物料的吸水性和水溶性有显著影响(P<0.05),二者均随小麦粉碎粒度的增大而降低,吸水性的变化范围为2.62~2.76 g/g,水溶性的变化范围为9.08%~10.71%;然而,混合粉料的溶胀度随小麦粉碎粒度的增大并未产生显著变化(P>0.05)。
表3 小麦粉碎粒度对混合物料水合特性的影响

Table 3 Effects of wheat grinding particle size on hydration characteristics of mash feed

筛片孔径
Screen aperture/mm		 吸水性
Water absorption capacity/(g/g)		 水溶性
Water solubility/%		 溶胀度
Swelling capacity/(g/g)
1.0 2.76±0.08a 10.71±0.02a 3.36±0.07
1.5 2.71±0.04ab 10.59±0.02a 3.32±0.03
2.0 2.69±0.05ab 10.51±0.12a 3.30±0.04
2.5 2.63±0.01b 9.31±0.20b 3.30±0.01
3.0 2.62±0.02b 9.08±0.14c 3.29±0.01
P值P-value 0.029 <0.001 0.343

2.1.3 小麦粉碎粒度对混合物料糊化特性的影响

由表4可知,小麦粉碎粒度对混合物料的峰值黏度、保持黏度和最终黏度有显著影响(P<0.05),三者均随小麦粉碎粒径的增大而降低,其中,峰值黏度的变化范围为545.50~1 106.50 cP,保持黏度的变化范围为459.50~852.50 cP,最终黏度的变化范围为1 322.50~2 102.00 cP;同时,小麦粉碎粒度对混合物料的糊化时间和糊化温度也有显著影响(P<0.05),二者随小麦粉碎粒径的增大而不断升高,糊化时间的变化范围为5.17~6.84 min,糊化温度的变化范围为89.18~93.00 ℃。
表4 小麦粉碎粒度对混合物料糊化特性的影响

Table 4 Effects of wheat grinding particle size on gelatinization characteristics of mash feed

筛片孔径
Screen
aperture/mm		 峰值黏度
Peak
viscosity/cP		 保持黏度
Trough
viscosity/cP		 最终黏度
Final
viscosity/cP		 糊化时间
Gelatinization
time/min		 糊化温度
Gelatinization
temperature/℃
1.0 1 106.50±31.82a 852.50±27.58a 2 102.00±41.01a 5.24±0.05b 89.18±0.60d
1.5 1 012.50±24.75b 803.50±17.68ab 2 095.50±27.58a 5.24±0.05b 90.45±0.07c
2.0 928.50±38.89c 743.00±46.67b 1 869.50±68.59b 5.17±0.05b 91.08±0.25bc
2.5 640.50±20.51d 589.00±19.80c 1 606.00±89.10c 6.84±0.23a 91.63±0.53b
3.0 545.50±9.19e 459.50±27.58d 1 322.50±57.28d 6.37±0.90a 93.00±0.14a
P值P-value <0.001 <0.001 <0.001 0.028 0.001

2.2 小麦粉碎粒度对调质后混合物料理化特性的影响

2.2.1 小麦粉碎粒度对调质后混合物料水分含量、蛋白质分散指数的影响

由表5可知,小麦粉碎粒度对调质后混合物料水分含量、蛋白质分散指数具有显著影响(P<0.05)。调质后混合物料的水分含量随小麦粉碎粒径的增大而降低,变化范围为3.78%~4.37%;蛋白质分散指数则随小麦粉碎粒径的增加而上升,变化范围为8.06%~8.74%。
表5 小麦粉碎粒度对调质后混合物料水分含量、蛋白质分散指数的影响

Table 5 Effects of wheat grinding particle size on moisture content and PDI of mash feed after conditioning

筛片孔径
Screen aperture/mm		 水分含量
Moisture content/%		 蛋白质分散指数
Protein dispersibility index/%
1.0 4.37±0.14a 8.06±0.03d
1.5 4.30±0.13a 8.39±0.06c
2.0 4.06±0.21ab 8.60±0.03b
2.5 3.79±0.05b 8.68±0.02ab
3.0 3.78±0.09b 8.74±0.01a
P值P-value 0.019 <0.001

2.2.2 小麦粉碎粒度对调质后混合物料糊化特性的影响

由表6可知,小麦粉碎粒度对调质后混合物料峰值黏度、保持黏度和最终黏度以及糊化时间和糊化温度均有显著影响(P<0.05)。调质后混合物料的峰值黏度、保持黏度和最终黏度均随小麦粉碎粒度的增大而降低,其中,峰值黏度的变化范围为506.00~965.00 cP,保持黏度的变化范围为442.00~827.50 cP,最终黏度的变化范围为1 202.50~1 819.50 cP;同时,调质后混合物料的糊化时间和糊化温度均随小麦粉碎粒度的增大而升高,糊化时间的变化范围为5.23~6.94 min,糊化温度的变化范围为89.65~91.95 ℃。
表6 小麦粉碎粒度对调质后混合物料糊化特性的影响

Table 6 Effects of wheat grinding particle size on gelatinizing properties of mash feed after conditioning

筛片孔径
Screen
aperture/mm		 峰值黏度
Peak
viscosity/cP		 保持黏度
Trough
viscosity/cP		 最终黏度
Final
viscosity/cP		 糊化时间
Gelatinization
time/min		 糊化温度
Gelatinization
temperature/℃
1.0 965.00±42.43a 827.50±21.92a 1 819.50±31.82a 5.23±0.14b 89.65±0.00d
1.5 832.50±16.26b 742.50±14.85b 1 750.00±43.84a 5.14±0.09b 90.23±0.32c
2.0 792.00±39.60b 722.00±28.28b 1 732.00±79.20a 5.14±0.09b 90.60±0.14c
2.5 615.50±0.71c 560.50±9.19c 1 460.50±4.95b 6.90±0.14a 91.25±0.07b
3.0 506.00±14.14d 442.00±33.94d 1 202.50±72.83c 6.94±0.09a 91.95±0.21a
P值P-value <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001

2.3 小麦粉碎粒度对混合物料制粒成型特性和产品质量的影响

2.3.1 小麦粉碎粒度对颗粒饲料产量、成型率和能耗的影响

由表7可知,在对混合物料进行制粒时,吨料电耗随着小麦粉碎粒度的增大呈先降低后上升的趋势,在筛片孔径为3.0 mm时达到最大,为9.41 (kW·h)/t;产量随着小麦粉碎粒度的增大呈先上升后降低的趋势,在筛片孔径为2.0 mm时达到最大,为111.35 kg/h,显著高于筛片孔径为1.0和3.0 mm时(P<0.05);成型率随着小麦粉碎粒度的增大而降低,但变化不大,变化范围为99.64%~99.71%。
表7 小麦粉碎粒度对颗粒饲料产量、成型率和能耗的影响

Table 7 Effects of wheat grinding particle size on yield, forming rate and energy consumption of pellet feed

筛片孔径
Screen aperture/mm		 吨料电耗
Power consumption per ton of
material/[(kW·h)/t]		 产量
Yield/(kg/h)		 成型率
Forming rate/%
1.0 9.01±0.02b 107.16±2.02c 99.71±0.02a
1.5 8.71±0.06d 108.96±0.14ab 99.67±0.03ab
2.0 8.61±0.04e 111.35±0.22a 99.67±0.03ab
2.5 8.87±0.05c 109.45±1.19ab 99.64±0.01bc
3.0 9.41±0.03a 106.17±1.65c 99.61±0.01c
P值P-value <0.001 0.049 0.028

2.3.2 小麦粉碎粒度对颗粒饲料加工质量的影响

由表8可知,小麦粉碎粒度对颗粒饲料的颗粒耐久度、硬度和淀粉糊化度均有显著影响(P<0.05)。小麦-豆粕型饲粮制粒后,颗粒耐久度和硬度随着小麦粉碎粒度的增大而降低(P<0.05),PDI的变化范围为92.09%~94.88%,硬度的变化范围为62.69~67.67 N;同时,淀粉糊化度随着小麦粒径的增大而显著降低(P<0.05),淀粉糊化度的变化范围为24.59%~26.11%。
表8 小麦粉碎粒度对颗粒饲料加工质量的影响

Table 8 Effects of wheat grinding particle size on processing quality of pellet feed

筛片孔径
Screen aperture/mm		 颗粒耐久度
PDI/%		 硬度
Hardness/N		 淀粉糊化度
Starch gelatinization degree/%
1.0 94.88±0.60a 67.67±3.11a 26.11±0.05a
1.5 94.10±0.07b 65.71±3.22ab 25.63±0.18b
2.0 94.03±0.07b 65.36±4.25ab 25.32±0.13c
2.5 92.26±0.14c 63.54±3.63b 24.86±0.16d
3.0 92.09±0.23c 62.69±3.55b 24.59±0.14e
P值P-value <0.001 0.018 <0.001

3 讨论

3.1 小麦粉碎粒度对混合物料理化特性的影响

通过粉碎可以控制粉料的颗粒尺寸,改变混合物料的物理特性、水合特性和糊化特性等理化性质,进而影响混合物料的制粒成型性能[9-11]。流动特性可反映物料是否容易通过环模模孔并挤压成型,在一定范围内,流动性较好的物料更容易通过模孔,制粒能耗相对较小[12]。粉体的流动性是影响饲料加工和制粒过程的重要物理特性,其表现受多种因素的综合影响,主要与颗粒间的相互作用力、水分含量以及颗粒的形态结构等密切相关[13]。休止角是指粉体与水平表面的角度的流量测量,研究表明,休止角越小,粉体的流动性能越好[14]。摩擦角反映粉料间静态的摩擦系数大小,摩擦角越大,粉料的流动性越差[15]。松散密度和振实密度与物料的压缩度有关。在本试验中,随着小麦粉碎粒度的减小,混合粉料的休止角和摩擦角不断增大,表明其流动性能明显下降。彭飞等[16]对3种粒度的小麦粉流动特性进行了测定,结果显示,小麦粉粒度越大,其摩擦系数和休止角越小,流动性越好。方鹏等[17]对粒度为1.5和2.0 mm的小麦粉进行测试,结果亦表明,粒度较小的样品具有更大的摩擦系数和休止角,进一步验证了较细粉碎粒度不利于粉体流动性的结论,与本研究结果一致。一般情况下,当休止角小于30°时,粉体被认为具有较好的流动性,适合于加工和输送过程;而休止角大于40°时,则说明粉体流动性较差,颗粒间的阻力较大,容易出现堵塞或结块现象。因此,小麦的粉碎粒度对混合物料流动性能具有重要影响,应在饲料加工过程中予以合理控制,以优化其加工适应性和输送效率。

3.2 小麦粉碎粒度对调质后混合物料理化特性的影响

小麦粉碎粒度对调质后混合物料理化特性具有显著影响,主要体现在水合特性、黏度变化、淀粉糊化程度及蛋白质变性等方面。水合特性是指物料与水分之间的相互作用能力,水合特性越好,表明物料在调质过程中越容易吸收水分,促进淀粉糊化和蛋白质变性。在本试验中,随着筛片孔径的增大,调质后混合物料的水合特性和体系黏度呈下降趋势。这是因为,随着筛片孔径的增大,物料的比表面积降低[18],从而降低了水分子与物料颗粒的接触面积,降低了水分的渗透速率;同时,比表面积的降低也减少了颗粒间的接触点数量,削弱了颗粒间的相互作用力和内聚性,进一步导致物料体系黏度下降[19]。淀粉的糊化特性,即其在水热作用下吸水膨胀并裂解的物理变化过程,是调质过程中影响成型质量和结构稳定性的关键因素。适度的糊化可提升物料间的黏结力,改善颗粒的机械强度和外观品质,增强饲料的消化率和饲用效果。然而,若黏度过高,反而会阻碍物料在模孔中的流动,降低制粒效率并增加能耗。金楠等[20]研究发现,水分是影响淀粉糊化的首要限制因素。因此,科学调控原料初始水分含量及调质过程中水分的添加,对提高糊化效率与颗粒质量具有重要意义。适宜的水分含量不仅有助于优化制粒过程,还能显著提升生产效率和产品稳定性。调质作为颗粒饲料加工中的核心环节,通过引入饱和蒸汽进行水热处理,使原料发生淀粉糊化与蛋白质变性,同时提高物料的可塑性和黏结性,促进其在模孔中的压缩成型,进而提升颗粒饲料的结构完整性与加工适应性[9]。蛋白质分散指数作为衡量蛋白质热变性程度的重要指标,其值的变化反映了蛋白质分子在高温高剪切条件下的结构稳定性及溶解性,与蛋白质的营养价值和加工特性密切相关[21-22]。本研究表明,调质后混合粉料的水分含量、蛋白质分散指数和黏度均随筛片孔径的增大而下降。该现象可能源于较细粉碎粒度(小筛孔)所形成的原料因比表面积大,水分与热量传导效率高,更有利于淀粉的充分糊化及蛋白质的热变性。这一结果与杨强等[23]的研究结果一致,其指出粉碎粒度是影响原料比表面积及蒸汽渗透能力的关键因素。较小粒径原料更容易吸收蒸汽并实现均匀调质,有助于形成均质的物理结构,提升饲料颗粒的稳定性。相反,当粉碎粒度较大时,蒸汽难以有效渗透至颗粒内部,造成水分分布不均、局部干燥,易导致颗粒自然断裂、细粉增加,降低产品质量,同时加剧压模与压辊的机械磨损,导致能耗升高和产能下降,制粒效果受限[24]。因此,优化小麦粉碎粒度对于改善调质效果、提升混合物料理化性能和最终颗粒饲料质量具有重要意义。

3.3 小麦粉碎粒度对混合物料制粒成型特性和产品质量的影响

混合物料的制粒成型特性和产品质量一般从吨料电耗、产量、成型率、颗粒耐久度、硬度和淀粉糊化度等方面进行综合评价。颗粒饲料耐久度是衡量配合饲料加工质量的主要指标之一,是对饲料颗粒在运输撞击过程中经受振动、撞击、压迫、摩擦等外力后可能出现的破散量的预测。硬度则是衡量颗粒在散装料仓中受到压力时发生破裂的抗力指标[25-26]。制粒过程中的能量消耗是生产过程中最大的成本之一,其主要目标是获得高质量的饲料颗粒[27]。从本研究结果得出,小麦粉碎粒度对混合物料的物理特性、水合特性具有显著影响,进而影响颗粒饲料的颗粒耐久度、硬度、产量、成型率和能耗,最终对饲料的成型质量和加工成本产生重要影响。在本试验中,当筛片孔径为2.0 mm时,混合物料在制粒成型特性如颗粒耐久性、硬度、产量、成型率和能耗等方面表现出最佳综合性能。这可能与该小麦粉碎粒度下混合物料的物理特性和水合特性在制粒过程中形成了良好的协同作用有关。较小的筛片孔径增强了物料的淀粉糊化度和蛋白质变性程度,使颗粒饲料的结合力提高,硬度和颗粒耐久性显著提升。然而,筛片孔径过小导致粉碎过细,虽有利于水分吸收,但过高的水分含量可能使颗粒结构松散、脆性增加,不仅降低成品稳定性,还提高加工能耗。孙启波等[18]研究发现,随着筛片孔径的增大,小麦的生产效率提高,电耗降低,颗粒饲料的硬度显著降低。温超等[28]使用0.8 mm孔径的筛片对团头鲂饲料原料进行细粉碎时发现,其淀粉糊化度和硬度均明显高于使用1.0和1.2 mm孔径筛片处理时。此外,有研究显示,随着原料粒度的增大,颗粒饲料的硬度和成型率会降低[29]。以上研究结果与本试验结果基本一致,但本试验中吨料电耗会随着筛片孔径的增大呈现出先降低后上升的趋势,与前人研究结果不同,造成该现象的可能原因在于,当筛片孔径过大时,原料粉碎粒度过粗,颗粒结构紧密,水分渗透性和热传导效率下降,导致调质不充分,进而在制粒过程中加重了环模与压辊的机械负荷,增加了单位产量的能耗[30]。

4 结论

综上所述,在本试验条件下,当小麦粉碎筛片孔径为2 mm时有利于颗粒饲料的加工和生产,所制备的颗粒饲料的产量和成型率最高,能耗最低,同时颗粒耐久度和硬度相对较高。

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