前 言
二十五年前，我們中間很多打算進入飼料業的人都被告知制作顆粒料是一條死路。這是由于當時籠罩著西方世界的能源危機。當時只是認為未來的能源價格會過于昂貴因而制作顆粒料簡直是浪費。如今我們每年的顆粒料產量比以往任何時候都高，顆粒料在飼料總產量中所占的比例也比以往任何時候都高。這在一定程度上是由于能源的相對價格下降了，但主要還是因為畜禽飼養者認識到了飼喂顆粒日糧對畜禽的性能有很多好處。隨著畜禽飼養業綜合經營程度的提高，飼養業都必然地轉為使用顆粒料，他們認為顆粒料制作是一種有活力的加工方法，可用以提高飼料的營養價值。但是，在許多情況下，顆粒料都制作得非常差，不過這一加工方法仍然在普遍采用。
據文獻報道，最近許多研究都證明了，飼料的性能可隨顆粒料質量的改善而得到提高。此外，我們中間很多與飼料加工商合作的人都感到，顆粒料的質量是非常重要的問題，飼料公司也愿意花費時間和資金來解決這一問題。然而，關于影響顆粒料質量的各種因素有著什么樣的重要性，在人們中間卻存在著大量的誤解。影響顆粒料質量的最重要的因素是：飼料配方（40%）、研磨（20%）、調質（20%）、壓模選用（15%）以及冷卻和干燥（5%）；
寫在前述每一個因素后的百分數代表了該因素在顆粒料總體質量中所起作用的相對大小。重要的是要看到，配方加上研磨，可在粉料到達制粒機之前就已經決定了顆粒料質量的60%。因此，許多顆粒料質量問題不可能通過改進調質方法和選用適當的壓模而得到解決。這決不會阻止我們進行改進質量的努力，也決不會使顆粒料加工系統和操作人員不因出廠顆粒料質量太差而受到責難。
本文的目的不是對每一個影響顆粒料質量的因素進行詳述，而只是集中討論一個問題，那就是調質。雖然調質遠比壓模或壓輥表面的選用更為重要，但這一過程常常受到忽視，業內多數人士對其的理解都很差，無論是設備供應商還是飼料加工者都一樣。
近年來發生的大量變化影響著我們對于調質問題的感覺。比如，當前的許多日糧與前幾年相比，其中谷物的用量都比較少，而是用了較多的副產品。許多副產品，比如動物蛋白質粉、玉米面筋粉、面包房下腳，等等，甚至劣質全棉籽，都已被用到了當前的日糧之中。調質對許多這類原料所起的作用，都沒有對谷物粉和大豆粕的作用那么有效，因此我們常常見到機器負擔過重、生產率下降以及/或者顆粒料質量太差。
此外，營養師經常在日糧中添加高水平（>1.5%）的油脂，但卻幾乎毫不了解這會對顆粒料的質量產生什么樣的影響。許多飼料廠都被迫使顆粒料的生產量增加到大大超過加工設施的額定設計能力，以滿足銷售量增長的需要以及動物飼喂的要求（對大型綜合性企業而言）。在有些情況下，粉料中的油脂量常會超過動物的營養需要量卻只不過是為了增大顆粒料生產系統的生產量。這種做法對顆粒料質量的危害是顯而易見，的但卻不得不就用這樣的顆粒料去喂豬和喂雞。
重要的是，我們的許多投入都會對顆粒料的質量產生負面影響，但我們生產的顆粒料卻應該是能夠耐受任何惡劣條件而在到達動物面前時仍能保持原樣。要對于調質過程具有良好的理解從而能按要求的生產率生產出質量最優的顆粒料，我們還有很長的路要走。
“調質”的定義
調質，至少從我們的角度來看，包括對離開了攪拌機而到達制粒機壓模室之前的粉料所施加任何加工措施或所施用任何添加成分。因此，調質，就包括了添加水和/或蒸汽、膨化、壓榨、預制粒、“熟化”，等等。對前述的每一種措施，都將在后文中加以討論，但我們應該知道，在調質期間所做的任何事情都應該是為了對粉料進行準備使其適宜于接受最終的加工（制粒）。所采用的無論是哪一種調質措施都必須以最優的方式執行，以便能以最合理的生產率生產出質量最優的顆粒料而不顯著破壞日糧中已有的養分。從以上的討論中可以看出，這是一項困難的任務。
盡管有了各種各樣調質方法，我們還應該認識到，這些方法中每一種都有其優點，同時每一種也都有其應加以注意的缺點或負面影響。下文將對每一種調質法進行討論，討論其優點和缺點，并就如何適當地對這些方法加以利用，以便生產出質量最佳的顆粒料而提出我們的建議。
各種調質方法的介紹
常壓調質器
本文將制粒系統常用的典型調質器稱為“常壓調質器”（atmospheric conditioner）。 如其名稱所顯示的那樣，這類調質器是在大氣壓力下工作的，并且通常就處在環境條件之下。一般來說，大氣調質器基本上是單缸的，其上安裝了一個攪動軸。缸體尺寸隨設計的不同而異，總的來說，其直徑為15-30英寸，長度為5-15英尺。攪動軸上通常有鉆孔，以便安裝若干可調節或可更換的槳葉。
調質器的功能是為蒸汽和原料粉料的密切接觸提供條件。前一篇文章已經討論了有關蒸汽的質量以及如何管理好蒸汽系統的問題，此處不再對此作進一步的討論。然而，對于蒸汽與原料粉料之間如何相互作用的問題有所理解，對于理解和管理制粒系統的問題是極為重要的。
蒸汽調質：在制粒加工過程中應用蒸汽，主要是因為蒸汽具有通過冷凝而攜帶和傳送熱量的獨特能力。如果僅僅為了添加水分，那么采用一根澆花用的水管接上水龍頭就比應用蒸汽更為經濟；同樣，如果僅僅為了獲取熱量，那么采用直接燃氣爐就比采用鍋爐更為價廉。然而，我們在調質過程中需要的大量的熱和水分，目標是一個非常的精細的場所──原料粉料中每一個粒子的表面。因而，蒸汽是唯一能擔此重任的實用方法。
使相對較涼的粉料粒子與蒸汽密切接觸，蒸汽中的熱量就會傳遞給粉料粒子，使這些粒子的溫度升高。蒸汽每傳遞970英熱單位（BTU）的熱量給粉料粒子，就會有1磅水凝結于粉料粒子的表面。這一現象就象潮濕空氣中的水蒸汽凝結于冰冷的飲料罐上的現象。如果讀者能夠充分理解這一概念，那么他對大氣調質過程的充分理解也就唾手可得了。這是調質過程中發生的最基本的過程。
原料粉料粒子表面一旦發生了液體冷凝，熱量和水分就都開始進入粒子內部，因為粒子表面和內部之間存在溫度差和濕度差。理解了這一點，就可以理解“陳化擴散原理”（age-old principle of diffusion），按照這一原理，物質（這里就是熱量和水分）會從濃度高的區域移向濃度低的區域。蒸汽冷凝時釋放出的熱量就為驅動這一移動提供了能量。
谷物、蛋白質餅粕和其它常用原料，通常都具有良好的絕熱特性（熱傳導系數很低），所以熱量和水分在其中的移動都比較緩慢。這樣就發生了大氣調質最佳化的問題，這主要牽涉到原料粉粒子的大小和原料的滯留時間這兩個問題。
原料粉的粒子大小：如果以上所述熱量和水分的移動都很緩慢的看法是確實的，那么順理成章的就是，粒子愈小，則在一定時間以內熱量和水分就能愈徹底地穿入到粒子的核心部位。相反，粒子若比較大，那么熱量和水分就不能充分穿入具有比較堅硬和干燥的核心的粒子內部，這樣的粒子就不會有足夠的彈性以形成良好的顆粒料。
眾所周知，粉料粒子的總表面積會隨粒子大小的減小而增大。這一概念是極為重要的，因為蒸汽就是冷凝在這一表面上的，并且由此可見，總表面積愈大，則相對于每單位粉料重量的冷凝水量也就愈大。
顆粒料的質量常因原料磨得較細而得到提高，主要的原因就在于細磨粉的粒子較小（熱量和水分向粒子內部移動得較快），而粒子的總表面積較大（蒸汽冷凝的水較多）。若要使大氣調質達到最佳那么我們就應該盡量將原料磨細。
滯留時間：如前所述，我們所用的大多數原料都有著很高的絕熱值，因此熱量和水分都要經過一定的時間才會穿入到每一個粒子的核心。所能利用的時間僅限于一個粒子穿過調質室所用的時間，這一時間就被稱為“滯留時間”。
滯留時間的測定并不容易，也不容易測定得精確，因而，滯留時間實際上代表的是所有粒子在調質室內的平均滯留時間。可以關上進料斗同時啟動秒表從而粗略地測定滯留時間。制粒內的物料量開始減少時立即觀察秒表讀數。采用這種方法，就可對物料在調質室內的滯留時間得到一定的印象。其它測定法包括，向料斗頸注入染料，然后每2秒鐘一次由調質室內采集樣品。可以見到，隨著時間的推移，樣品內的色澤深度先是加深，然后減弱。將見到最深顏色時的時間作為平均滯留時間。采用鐵粒子追蹤劑也可得到類似的結果。
測定滯留時間的目的在于，若要獲得最佳的調質效果，滯留時間也必須最佳才行，因而我們就必須知道從何處著手來解決這一問題。
這就提出了一個問題：最佳滯留時間實際上應該是多長呢？這個問題從未得到過充分研究，但多數研究的結果都表明調質時間在30-90秒之間時顆粒料的質量和產量都會得到改善。所以，如果進行適當的調整，就都會有確實的機會使顆粒料的質量得到提高。你必須了解調整之前的狀況，以便確定作出的改變所起的作用是有利的還是不利的。
增加滯留時間的幾種選擇：粉料通過調質室的速度受到兩個因素的影響：1）槳葉的角度；2）攪動軸的轉速。可以通過對這兩者的調整而實現最佳滯留時間。
槳葉的角度：一般來說，OEM調質器的槳葉在制造廠內就已設置成了前傾30-45度角。換句話說，隨著攪動軸的轉動，所有的槳葉就將粉料驅趕向出料口。如果攪動軸的速度較快（大于每分鐘150轉），可將槳葉的角度減小到比較中間的位置（5-15度）。換句話說，可以將槳葉的角度設置到幾乎與攪動軸垂直的位置。這樣就可減弱每個槳葉的“泵出”作用從而延長滯留時間。
在慢速（每分鐘80-100轉）調質器，槳葉可設置為與攪動軸更為平行的位置（與攪動軸成5-15度的夾角），這一角度可將粉料掀起來從而將其帶到調質缸內四周。
設置槳葉的工作在最好的情況下也只是一個調試著進行的過程。要注意的是，應使進料口處（即在調質缸體的前四分之一處）的槳葉保持在出廠時設置的位置上。這樣可確保粉料被迅速向前驅趕入調質器從而形成一個空虛的區域以便于蒸汽進入調質室。槳葉角度的調整應在調質器長度方向上中央約50%處進行。我們的建議是，槳葉的設置應能使粉料在調質器內僅占據調質器總容量的70%。調質器內粉料太滿就會阻塞進料斗從而發生機械損壞。此外，操作人員應該認識到，延長粉料的滯留時間會增大調質器驅動馬達的負荷從而造成過載。在馬達負載情況下測定其流出的電流，然后進行調整，就可解決這一問題。
攪動軸轉速：第二個可加以優化的因素就是攪動軸的轉速。在談論改變攪動軸轉速之前，應該先說明兩種普遍采用的做法。
有些工程師主張采用一種稱為“抖床”（stirred bed）調質的做法而另一些工程師則采用“液床”（fluidized bed）調質法。
攪動軸高速轉動（液床法）會使粉料在通過調質室的過程中被掀起來，目的是迫使粉料粒子進入調質室的頂部從而得以接觸該處的游離或過量的蒸汽，這樣就會有較多的蒸汽冷凝在粉料粒子上，蒸汽也可因此而得到比較充分的利用。
攪動軸慢速轉動會讓粉料沉積在調質室底部而被“輕柔”地推過調質室。這顯然會延長粉料的滯留時間，但會使調質室上部的蒸汽得以自由流動而得不到利用。
許多設備供應商在10-15年前放棄了30年前常用的慢速法而采用了快速法，而如今多數又都回頭采用了慢速法。調質器設計的要點是要使引進的蒸汽得以密切地與較涼的粉料相接觸從而立即發生冷凝。這就需要在調質器外殼上有多個進氣口或者有一個較長的縫隙供蒸汽進入。無論采用什么樣的進氣口，這些進氣口都應保持通暢以便使蒸汽以較低的速度進入從而不會過快地穿過粉料。在調節攪動軸的轉速方面沒有什么特別的法則可循，只是轉速不應過慢以便粉料能夠得到較好的攪動并且通過調質室的速度不致過低。應避免使轉速低于每分鐘80轉以免粉料攪動不良以及通過的速度過慢。
可通過更換傳動皮帶和皮帶輪或在驅動馬達上安裝變頻控制器（VF controller）來改變攪動軸的轉速。由于幾乎不可能只試一次就得到所需的轉速，所以在有可能時，采用變頻驅動是最佳選擇。另有一種可能是，不同飼料需要不同的轉速，原料的季節性變化也可能要求不同的轉速。若廠內有不止一臺制粒機，那么可僅在一臺上安裝變頻控制器，待測出最佳轉速后就可將其它機器上攪動軸的轉速也固定在這一轉速。
無論在什么情況下都應該認識到，這兩個影響因素──槳葉的角度和攪動軸的轉速──是相互關聯而非相互獨立。的進行精心的研究并保持詳細的生產記錄，就可獲得最令人滿意的結果。
調質期間的加水：現已充分認識到，水是顆粒料形成過程中起粘合作用的一種重要成分。如前所述，在典型的制粒過程中，唯一加入的水分是以蒸汽的形式加入的。筆者感到，在美國，多數地區每年至少有6-8個月的時間在制粒過程中水分量均顯不足。在玉米為主要谷物的地區，每年新玉米開始到來時其中總是存在過量的水分。然而，隨著時間的推移，儲存的谷物逐漸到達市場，這時收到的谷物就比較干燥。
根據飼料配方的不同，調質最佳的粉料中濕度約為16.0-17.5%，其中4-5%來自調質過程。有時候，若不達到濕度上限水平就不能達到目標溫度。還有些時候，谷物比較干燥，其溫度也比較高，這時若不超過目標溫度就不能使足量蒸汽進入粉料。在谷物收獲年度的晚些時候，在調質過程中增加1-2%的水分有利于提高顆粒料的質量和生產率。關于加入多少水分，何時加入，以及如何加入的問題，還沒有得到充分的研究；然而，我們應該考慮到，在谷物收獲年度的晚些時候生產出的顆粒料其質量是否會較差。關于何時加入的問題，我們有若干個選擇，比如加入攪拌機，或加入調質室。究竟何時加入為好，應在當地通過試驗來確定。
