蒸汽质量

影响调质过程的首要因素是蒸汽质量，保证蒸汽质量对最终的饲料成品品质及加工稳定性意义重大。本节将概述蒸汽在调质过程中的作用，如何识别蒸汽的优劣，以及可以采取哪些措施来提高蒸汽质量。

在调质过程中，蒸汽被用来提高物料的温度和水分含量。高质量的蒸汽具有显热和潜热，蒸汽中的显热首先加热饲料颗粒，之后在蒸汽的冷凝过程中，饲料颗粒被潜热进一步加热。蒸汽在加热物料的同时，也提高了物料的水分含量，调质过程中提高水分有两个作用：首先蒸汽可以湿润饲料颗粒的外层，有助于颗粒之间形成结合；另外，它可以改变饲料成分的状态，如淀粉颗粒的糊化(Thomas等人，1997)。

如果蒸汽的质量不佳，会对颗粒质量和后续加工产生负面影响。当蒸汽压力和温度不在最佳区间，蒸汽会以一种冷凝水和蒸汽混合的不饱和状态存在(见图1)。不饱和蒸汽会在加热物料时使效率降低，因此需要加入更多的蒸汽，不可避免的，物料就被无形中加入更多水分。这些多余的水往往会使物料过度润滑，导致制粒机堵塞，影响生产效率。

为了获得高质量的蒸汽，通常要在调质器前设置减压阀，另外在蒸汽管道中要设置足够的疏水阀，并保持所有蒸汽管道密封和保温(Campabadal 和 Maier，n.d.)。疏水阀可以去除蒸汽中多余的水，另外通过降低蒸汽压力，蒸汽中少量水会被蒸发掉，这就可以产生优质或轻微过热的蒸汽。例如：高质量的蒸汽在8bar的压力下，蒸汽的温度约为170℃，含有2768kJ/kg的热量。在压力降低到2bar后，蒸汽的温度将下降到大约120°C，含有2706 kJ/kg的能量（图1）。高压和低压蒸汽之间的能量差为62 kJ/kg，这个能量可以直接用于蒸发蒸汽中的水分，如果蒸汽中没有水，则可以提高蒸汽温度，产生 “过热”蒸汽。

高质量的蒸汽是很容易识别的。第一种方法是观察蒸汽管道口的蒸汽形态，因为蒸汽中的水已经被蒸发，所以当蒸汽刚离开蒸汽管道后是看不见的。随着温度逐渐降低，在距离蒸汽管道口10-20厘米的地方，水蒸气才逐渐凝结成可见的水滴。另一种方法是测量调质前后物料的温度和水分，通常来说，优质的蒸汽每增加一个百分点的水分，物料的温度就会增加16℃。

在实际生产中，添加到调质器中的最佳蒸汽压力和温度取决于所生产的饲料配方。下表简要介绍了不同类型配方的蒸汽设置：

表 1 不同类型饲料的蒸汽调整建议(Thomas等人，1997年)

表1的实际意义是：当使用低压蒸汽时，在增加相同热量的情况下，会在物料中加入更多的水。

调质温度

第二个与颗粒质量息息相关的因素是调质温度。如上一个小结所述，可以通过向调质器中加入更多的蒸汽来调节，但这可能会增加物料中的水分。

提高物料的温度和水分会影响高分子饲料原料(如淀粉)的可塑性，这些原料在不同的条件下会呈现不同的物理状态(Keetels，1995)。

固体脆性相 (玻璃态+结晶)
固体塑性相 (非晶体+结晶)
液体或”熔融”状态

一般存在于物料中的淀粉，由大量结晶颗粒和少量的非晶体颗粒组成。当非晶体颗粒含量高，而结晶颗粒含量低的淀粉，被称为预糊化淀粉。

图2展示这三种状态的温度和水分含量之间的关系。在图中，下方的曲线是玻璃态转化曲线(Tg)，第二条曲线是熔融转化曲线(Tm)。

只有当工艺条件超过Tm曲线对应的数值时，结晶材料才会发生变化，之后结晶结构会被分解。在冷却和重新通过Tm和Tg的过程中，这些颗粒不会再次变成结晶，而是保持非晶态。非晶体颗粒在越过较低的Tg后会变得柔软而有弹性。

处于玻璃态阶段的颗粒很难与其他颗粒形成结合，而处于非晶体阶段的颗粒能够与其他颗粒结合，因为它们是柔软的、可压缩的，因此非晶体的材料能够在接触点形成结合。

促进颗粒与颗粒之间的结合，对得到质地坚固的颗粒很重要(Thomas，1996)。因此，调质温度和水分含量应在大多数颗粒已成为非晶体且易于柔化的范围内。

在温度对颗粒质量的影响方面，参考文献的结论并不明确。Loar等(2014年)，Teixeira Netto等(2019年)和Cutlip(2008年)发现，提高调质温度可以提高颗粒质量，而Rigby等人，没有发现调质温度对颗粒质量的影响。这些矛盾的结果可能是由于调质温度改变，但是水分添加量的不同造成的。
除了对颗粒质量的影响，温度对饲料的营养价值也有很大影响。在较高的温度下，一些热敏的营养物质可能会因降解而丧失，如维生素和参与美拉德反应的营养物质。

调质时间

影响物料质量的另一个因素是物料在调质器中的停留时间。在调质器中，调质时间是通过改变桨叶的角度而变化的。通常来说，物料在调质器中停留的时间越长，颗粒的耐久性越高(Huang等人，2014年)。

与热量的扩散相比，水分扩散是一个相对缓慢的过程(Guerin., 2019)。因此，调质时间较长的颗粒可塑性更强。相对而言，调质时间较短的颗粒内部，是干燥和脆性的，可塑性相比较差，而可塑性更好的颗粒往往更容易被压制成型。但是要注意，调质过度会导致颗粒变软，颗粒之间反而缺乏结合力(Thomas等人，1996)。

高压调质

随着技术得进步，现代饲料工艺中除了正常的调质外，还有高压调质。最常见的是使用膨化机、二次制粒或BOA压制机。
高压调质使用机械能来施加剪切力，增加物料的密度，从而改变物料结构。这种结构的变化，提高了颗粒的结合力，并减小了制粒后颗粒的孔隙(Thomas等人，1996)。
高压调质的额外效果是进一步减少颗粒的大小，减少制粒机的能量消耗。然而，包括膨化等在内的工序，将增加总能量消耗，通常约为15%。

小结

调质是制造高质量颗粒的一个重要因素。通过改变调质参数来优化颗粒质量，可以通过以下方式来实现：确保蒸汽的质量，提高物料的温度，延长在调质器中的停留时间或在制粒生产线上增加高压调质。

经常检查添加到调质器的蒸汽质量是非常重要的。这些检查包括对整个蒸汽输送系统、锅炉的运转、蒸汽疏水阀、减压阀以及最后对进入调质器的蒸汽进行目测。

有几种情况下，提高调质温度是有益的：目前的调质温度较低，蒸汽质量好，物料中的营养成分不会因为温度升高而受到影响。增加的温度使高分子饲料成分(如淀粉和蛋白质)塑化，这将改善物料质量，提高产能并减少特定的能源消耗。

增加物料的调制时间会带给物料更好的可塑性，从而改善颗粒质量。较短的调制时间会导致颗粒外部的水分过多，这会导致制粒机的堵塞。