飼料噴油以控制粉塵

許福來

飼料粉塵威脅禽畜及飼養人員之健康，亦嚴重地破壞禽畜器具及飼料工廠設備，無形之中造成經濟上的重大損失，本文即針對此問題，特以〔飼料添油以控制粉塵〕做專題報導。

前       言

　　隨著密閉屋的使用，家畜環境的粉塵控制愈形困難。在密閉的空間飼養大批的動物，所產生大量的粉塵，很難以一般標準的排氣系統來排除。粉塵有害牲畜及飼養人員之健康，也會破壞建築物及設備。飼料工廠對粉塵也有同樣的困擾。

愛荷華州的都漢先生 ( Donham ) 觀察一些豬含的工作人員，發現其中約 60%的人呼吸道皆有不良的症狀。Doham 及 Leininger 氏曾研究豬含環境中對兔子及天竺鼠的影響，結果顯示對這些動物的呼吸道組織有嚴重的破壞，此項研究足以證明長期曝露於豬舍環境中，使人類肺部發生疾病。

粉塵的下列特性，使之危害人們健康：

1.粒子大小易於吸入。

2.高蛋白濃縮物。

3.高的細菌及黴菌數。

4.內毒素活化性。

5.吸附刺激性的氣體。( Donham 及 Leininger 氏，1984 )

高量的細菌源自高量的粉塵，因細菌附著在粉塵粒子上。因此極小顆粒的粉塵會直接滲入肺臟，較大的粉塵顆粒滋生細菌，兩者皆有害動物及人的健康 ( Curtis , 1975 )。豬舍中的粉塵高達 95%的粉粒有害人體肺臟 ( Bundy 及 Hazen 氏 1973 )。

豬舍中的粉塵，不論是空中飛揚的，或附著於豬舍的，大部份是飼料粉塵 ( Curtis 氏 1975；Honey 及 Mcquitty 氏 1975 )。Bundy 及 Hazen 氏 ( 1975 ) 證明粉塵的量會受到飼餵方式及飼料的型式所影響。因此，控制來自飼料的粉塵量，會使工作環境更健康並更具生產力。在這裏所提出控制飼料粉塵的方法是將油噴到飼料。

另外我們在處理飼料等顆粒狀物料時會碰到粒子分離的問題。粒子分離是指顆粒狀物料自由流動時，大小顆粒會有分離的現象。當我們將物料定點傾倒時，會堆積成倒圓錐形，其邊的角度成靜息角。

桶倉的出口縮小，其流動的狀態就造成粒子的分離。Denburg 氏 ( 1964 ) 曾描述當一桶倉的入料是由桶頂中心點掉入，則中心部份都是細的顆粒，而較粗的顆粒則向旁邊移動。當桶倉排料時，中心部份先行排出，旁邊的部份維持不動，一直到形成倒靜息角時，此一結果使得大小顆粒分開。噴油到飼料會改變飼料的質地，而影響到顆粒分離的現象。

參考文獻

粉塵控制的文獻

　　噴油以控制粉塵的工作大部份用於穀物及棉花，而兩者使用的情況都很好。噴油的結果會降低粉塵量，並增大粉塵粒子的平均粒徑。

Cocke 氏 ( 1978 ) 利用碳化氫類油噴到小麥，玉米及黃豆等試驗品上，噴油量為 0.04% 時，小麥粉塵降低 59%，噴油量為 0.07%時，粉塵降低 92%。噴油量再增高時，粉塵的降低並不那麼明顯。同樣的情況適用於玉米及黃豆，只是粉塵降低的百分比沒有那麼高。

Lai 氏 ( 1981 ) 利用礦油及植物油做了類似的試驗。他添加 0.04%的植物油到玉米，結果粉塵量約降低 93%，小麥也是同樣的結果。添加 0.06%的礦油，粉塵量約降低 95%。粉塵的樣品也作粒子大小的分析。噴過油的粉塵顆粒比原來的粉塵顆粒大。

Hsieh 氏 ( 1982 ) 用菜仔油噴於大麥，燕麥，裸麥及小麥。噴油量達 0.05% 時，粉塵量降 80%。試驗結果同時證實粉塵的減少量與最初粉塵的含量有關。未噴油前的粉塵含量若高，則噴油後的所減少的粉塵量也較高，反之較低。

內布拉斯加大學 Chiba 及 Peo 氏的研究 ( 1985 ) 證實飼料噴入油脂後，可以減少豬舍的粉塵。飼料加入 2.5 及 5%的油脂，粉塵分別減少了 21.4 到 49.1%。而其附帶的意義則是飼料效率增高 10%。

添加油脂到穀物或飼料除了減低粉塵之外，尚有其他益處。研究顯示在混合機內，塗佈油脂的飼料表面的潤滑作用可以降低磨損。同時可以防止機械及建築物之損壞。

顆粒分離的文獻

有關顆粒分離的研究已有多年。Reisner 氏 ( 1971 ) 曾做了許多這方面的研究，並發表分離如何發生及其原因的理論。飼料填入桶倉時，只有在靠近圓錐形成之表面處發生顆粒移動的現象，因此顆粒分離的原因就與此一表面顆粒的互相作用有關。

Beisner 述及顆粒分離的三個主要原因：

1.顆粒因大小不同所導致不同移動性，使大顆粒移向桶倉之外緣而小顆粒則移近桶倉的中心。

2.因為密度的不同，使得密度大的顆粒掉近中心，而密度小的顆粒掉到旁邊。

3.篩子效應，或粒間滲透，即小的顆粒會在大顆粒之間隙往下掉，而大顆粒因找不到比它大的洞，只好滾到桶之邊緣。

Drahum 及 Bridgewator 氏 ( 1983 ) 說明了顆粒分離的理由在顆粒的移動，顆粒的密度比較，顆粒間的滲透。之外還有雪崩的墜落，顆粒掉到飼料堆的速度，顆粒大小比較等都是重要的因素。

Van  Denburg ( 1964 ) 述及影響分離的因素有：

1.穀物大小分佈。

2.表面的穀物大小。

3.粒子的形狀。

4.實質的顆粒密度。

5.表面的特性，潤滑性等。

6.表面的導電性或保持靜電的趨勢。

7.容積密度。

8.流動性。

9.靜息角。

10.對結塊的阻力。

以上諸因素中，Van  Denburg 認為前兩個因素影響最大。

控制粉塵的方法與材料

粉塵的控制

　　我們以 23 公斤 ( 50 磅 ) 裝的豬料預拌劑作為噴油於飼料之試驗材料。此一項拌劑通常每包加入 855 公斤 ( 1950 磅 ) 的玉米及豆粉混合料。

試驗的油類有礦物油，黃豆油及卵磷質，卵磷質是由黃豆油脫膠所得的極稠產物。加入量以重量計分別為 0.5%、1.0% 及 2.0%。另外有卵磷質與礦物油的混合物，及卵磷質與黃豆油混合噴入的。卵磷質維持 0.5%的量，而油的添加量分別為 0.5% 及 1.0%。混合過程是使用 Hobar 混合機，先將 11.3 公斤 ( 25 磅 ) 的基礎混合物置於混合機內，而油從頂上澆入。混合機運轉 5 分鐘後，混合物分成 2.3 公斤 ( 5 磅 ) 一包的樣本。

測驗每一包樣本的粉塵含量是採用落地法 ( drop  test )。即以長 1.2 公尺寬 1.2 公尺，高 1.8 公尺的合板箱 ( 4 英尺×4 英尺× 6 英尺 ) 如圖 11 所示。在其中的一面離地 1.5公尺的地方，有取樣孔。在箱子中間的頂部，有一設有滑門的投入口，將 2.3 公斤的樣本在此投入。樣本掉入 1.8 公尺深的合板底面，碰及底面產生粉塵雲。取樣同時可換滑門。

粉塵雲的取樣是以 Royco  215 型輕便的粒子計數器及兩組配有瀘清器的測定容積取樣器。粒子計數器可用來計算 0.5 微米以上的粒子個數，其流量是每秒 0.005 公升 ( 每分 0.01 立方英尺 )。測定容積取樣器之一是透過 47 公釐 ( 1.85 英寸 ) 多纖維薄膜瀘器，孔徑為 0.8 微米，抽氣的流量為每秒 0.2 公升 ( 每分 0.4 立方英尺 )，其所用的空氣在縮機是 Devilbiss 攜帶式空壓機。另一只取樣器是用 102 公釐 ( 4 英寸 ) 玻璃纖維瀘器，孔徑為 0.3 微米，每秒通氣量為 42 公升，( 每分 89 立方英尺 )，以 Dayton 真空原抽氣。瀘器在使用前後皆以 Mettler  AC 100 分析用天秤來秤重，秤至 0.1 毫克。

合板箱在測試之前，都要以真空吸塵清潔之。瀘器要秤重，並置於夾持器內，然後裝在合板箱壁。2.3 公斤一包的樣本倒入箱上的儲槽。拉開滑門讓樣本掉落然後更換之。取樣的設備在樣本抨擊箱底板時迅即轉向。Devilbiss 壓縮機及粒子計數器抽取箱內空氣達 5 分鐘。到了 5分鐘後，記下所算的粒子數，從夾持器移走 47 公釐的過瀘器，再予秤重。而 102 公釐的過瀘器再繼續抽氣 5 分鐘，之後從夾持器移走 102 公釐的瀘器，並予秤重。

在第一次落地試驗後，換上新的過瀘器，秤重再如前按裝。取另外一個 2.3 公斤的樣本置於箱上儲槽，再次取樣測試。但是同一種混合物連續作落地測試時，不用清理箱內。不同種類的混合物作落地測試前，箱內要清理乾淨。同一種類飼料，即使箱底留有前次試驗的料，每一次落地所產生的粉塵量約略一定。

粉塵量及粒子數的各個平均值，是由每次落地試驗所得數值平均得之。添加油脂的混合物之平均粉塵量及粒子數，皆拿來與未添加油脂的控制樣本相比較，以決定減少的粉塵百分比。

顆粒的分離

用來做分離試驗的基礎混合物是以混凝土攪拌器來混合的。混合物的各成份百分比如表 3 所示。噴油時，穀類蒸餾物的含量須減少，其量相當於所噴的油量。各次試驗的混合物總重為 45.4 公斤 ( 100 磅 )。原料分別秤重置於混合機，最後再添加油脂。混合機運轉 5 分鐘。然後將基礎混合物倒入襯有塑膠內袋的容器，再送到桶倉。

桶倉是用 0.64 公分 ( 0.25 英寸 ) 的清潔塑膠製成。桶倉每邊長 30.5 公分 ( 12 英寸 )，漏斗的斜度為 60°。尺寸如圖 12 所示。出口是 1.27 公分 ( 0.5 英寸 ) 的正方形。桶倉的上方置一漏斗，使料能以一固定點掉入桶倉。此一漏斗的出口也是 1.27 公分的正方形。

飼料由頂部的漏斗持續落下填入桶倉。任何時間都只有少量飼料放入頂部漏斗，以免飼料在此造成分離。但是頂部漏斗也必須持續保有飼料，直到掉入漏斗的飼料達到 45.4 公斤的重量。

當所有飼料都已落入桶倉，則可以拔去桶倉出口的塞子，於是飼料又開始流出桶倉。在桶倉底下的秤上放一只容器，每流出約 4.54 公斤的料時，取樣約 100 公克重，如此每一桶次可以取樣 11 包。

然後將每一包樣本依 ASAE 標準 ASAE  S 319 來測其幾何平均粒徑，使用 Ro - Tap  B 型測試用篩選機及 U. S. A 標準篩來分析。篩出的重量以 Mettler  PC  4400 天秤來秤重，精度為 0.01 公克。標準篩的規格是 12、16、20、30、40、50、70、100、140、200、270 及底盤。

上述程序應分別測試未添加油脂的基礎混合物，以及添加 1.0%的黃豆油，2%的黃豆油之基礎混合物，在各包樣本中，可以比較桶倉將空的過程中，各階段樣本的平均粒徑，以測試黃豆油對顆粒分離的效應。每一個混合物以及各樣本的平均粒徑皆測試兩次。Reisner 氏 ( 1971 ) 及 Van  Denburq 氏 ( 1964 ) 都曾利用標準去評估分離發生的程度。這些數值都記在表 4。

結         果

粉塵的控制

　　所有的試驗顯示添加油脂對基礎混合物粉塵的減少有重大的影響 ( P＝0.001 )。表 1 是各次試驗之粉塵量尺減少之百分比。添加 0.5%的黃豆油所能減少的粉塵量最少。而添加 2.0%的卵磷質時，所減少的粉塵量最多。而大部份的情況，添加油脂所能減少的粉塵量最少都有 90%。圖 1 是將表 1 的數據繪成圖形，以表示添加油脂的飼料比較對照組的粉塵量之差別。

圖 2 是比較添加單一種油脂與混合油脂之粉塵量。使用黃豆油及卵磷質的混合油，或使用礦物油及卵磷質的混合油加入飼料，不論是 0.5% 或 1.0%的添加量，對粉塵的含量都沒有太大的區別。而在 0.5% 的油混合 0.5% 卵磷質的混合物油，以及 1.0%的油混合 0.5%的卵磷質，對粉塵的減少量也沒有太大的區別。然而添加油 ( 礦物油或黃豆油 ) 與卵磷質的混合油，對粉塵的減少，比單獨添加 0.5%，1.0%及2.0%的礦物油，或單獨添加 0.5%及1.0%的黃豆油，或單獨添加 0.5%的卵磷質 ( P＝0.01 ) 要顯著多了。但是在添加任何比例混合油，以及 1.0%或2.0%的卵磷質，以及添加 2.0%的黃豆油，其間對粉塵量的減少沒有太顯著的區別。

在圖 3 對個別油類的添加作了更進一步的比較。圖中顯示在同樣的添加量，對粉塵的減少，卵磷質的效果大於黃豆油或礦物油；然而添加量為 2.0%時，黃豆油與卵磷質的差別就不太大。在添加量為 0.5%及1%時，礦物油和黃豆油的效果差不多。然而添加量在 2.0%時，黃豆油對粉塵的減少量比礦物油大的多。( P＝0.005 )

由圖 3 可看出，油類添加量愈多，所能減少的粉塵量愈大。然而添加 1.0%及2.0%的卵磷質時，差別並不大。因之，油類的添加量並不見得愈多愈好。此種趨勢在圖 4 有更進一步的說明。雖然僅由圖中三點所連成的線，無法肯定每種添加物的最適量，但是由三線共同的趨勢，知道粉塵減少量為 90%時，所添加的油量是最適點。

顆粒數也可顯示添加油類時，對粉塵量的減少有很大的效果。表 2 說明了各組平均顆粒數與對照組之顆粒數，及其減少的百分比。在部份試驗時，碰到顆粒計數器故障，所以添加 2%或0.5%礦物油的試驗沒有數據。而其他試驗所得到的粉塵減少量都超過 99%。表 2  的數據，繪成圖 5。其中添加油類的試驗組，比起未添加油類的試驗組，粉塵顆粒數幾乎是看不見。

單一油類的添加，或混合油類的添加，其效果比較繪於圖 6。在所有添加量的測試，只有添加 1.0%卵磷質的混合加 1.0%黃豆油與0.5%卵磷質的混合油，比其他的添加油類有關顯著差異 ( P＝0.05 )。由本圖看不出任何肯定的趨勢，但是仍能顯示隨添加量的增加，顆粒數隨之降低。

顆粒的分離

顆粒分離的程度也受到添加黃豆油的影響。表 4 列出每組試驗各樣本之平均粒徑。而整組之平均值及標準偏差亦予列出。

圖 7、8、9 及 10 表示當試驗材料由各桶倉流下時，粒徑變化的圖示。這些圖形與 Van   Denburg 氏與 Bauer 氏 ( 1964 ) 所繪的非常接近。圖上的線條顯示最初落下的是桶倉中間較細的粉末，接著是桶倉旁邊較粗的顆粒。圖 7、8 及 9表示各混合物的個別圖線，其形狀都很類似。然而當三條圖線放在一塊，如圖 10所示，我們可以看到沒有添加油脂的混合物在流動之始，位置最低，而在中間時突出較高點。因之，其標準差比添加油脂的混合物高多了。

討論與摘要

粉塵的控制

　　落地試驗的結果指出豬料基礎混合物產生的粉塵，能藉油類的添加而大為減少。此一現象適用於各種穀類及飼料。粉塵的減少量與油類的添加量成正比，但是到達一高比例的減少量後，再提高油類添加量也沒太大幫助。

要大量減少粉塵，添加於基礎混合物所需的油量，要比添加於穀物的油量高。( Cocke 氏 , 1978，Lai 氏  1981 ) 這也許是基於材料質地的關係穀物通常有較大的顆粒，噴油以後有較大的表面積讓粉塵附著。相反地，基礎混合物的顆粒較小，因此可以讓粉塵附著的面積也較少。因此，飼料可以吸入油脂，需要較大量的油去產生吸附粉塵的面積。

顆粒數指出無論添加那種油類，都可以移走 99%的粉塵。這點提示我們，佔粉塵顆粒極大部份的小小題粒，不論噴以何種油類，都會被持續地移走。此一結論可以證實 Perkins 氏及 Cocke 氏 ( 1985 ) 對棉花粉塵的研究工作。他們指出粉塵的質量中值直徑的增加以及可吸入百分比的降低，與油脂的噴入有關。事實上，在最近的實驗使用多範圍的顆粒計數器也證明此一結果。

不論使用單一油類或混合的油類來加入，其對粉塵量的減少都很有效果。卵磷質經證明效果最大，但是其黏度太高，在混合時多少有些問題發生。將卵磷質混入一些其他油類，會使噴油作業混合較均勻些，而還能維持同一效果。添加 1% 單一的油類可以減少粉塵量達 90%，再多添加時，減少量會再多些。此一結果可以證實油類為底的添加物是很有效的粉塵抑制物。然而，對特殊大小的粒子最有效的添加量為何，尚待研究。

顆粒的分離

由分離試驗的結果證明，當添加黃豆油時，會降低平均粒徑的標準差。圖 10 比較三種混合物的試驗結果。加入黃豆油的混合物，開始的平均粒徑既不太低，流動過程中段的平均粒徑也沒有未添加黃豆油的混合物那麼高。因此可以說添加黃豆粉可以減低混合物分離的程度。

尚無更進一步的試驗可以確定分離程度減少的理由，但是以下的觀察稍可作為解釋。當基礎混合物添加黃豆油之後，可以看得到最大改變是流動性。當未添加黃豆油的基礎混合物填入桶倉時，顆粒會持續地滾到桶倉的外緣。然而當混合物添加黃豆油之後，雖然顆粒仍會滾動，但是程度上比較少了，混合物的填入桶倉，以堆積而後猛落的方式填滿桶倉。此一結果與 Drahum 氏及 Bridgwaten 氏 ( 1983 ) 的結論相似。Drahum 氏指出突然湧至 ( avalanching ) 的現象會造成分離。然而此一現象在添加油脂的混合物中是緩和多了。

Van  Denburg 氏及 Bauer 氏 ( 1964 ) 指出分離現象是受到材料表面特性及流動性的影響。基礎混合物加入黃豆油後，表面特性會有所改變。顆粒之間的結合力增加而使得材料整綑流動，而非顆粒個別滾動。添加油類的基礎混合物，其靜息角也較為陟峭。

觀察基礎混合物得知添加油類可以減少分離的程度；然而流動性的改變，可能在某些飼料儲運系統上造成問題。這點必須再加研究。然而在減少粉塵發生的功效上，以及減少顆粒分離的附帶效益上看來，添加油類可以說是對任何飼料儲運系統都很有好處。( 本文譯自由美國黃豆協會副代表楊培墻先生所提供之 Control  of   Feed  Dusts  by  Adding  Oils , 特此致謝！)

表 1     豬料預拌劑添加油料對粉塵量的影響

表 2     添加油料對豬料預拌劑產生粉塵雲之顆粒數的影響

表 3       顆粒分離試驗所用基礎混合物的原料

表 4      圓錐形出口桶倉內的豬料基礎混合物，添加油料對粒子大小分佈的影響

飼料營養雜誌第二冊合訂本

1987年元月號至1987年第12期

八七年．第十期 ( 40~56 )

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