不完全混合與分離

不完全混合是什麼？

        在製造配合飼料時，我們依照配方，每種原料都有一定的比例(秤重誤差及失誤除外)。而當我們在所混合機採取的飼料樣品中，有一種或以上的原料不能以相同的百分比存在於飼料樣品時，我們認為是不完全的混合。

        我們藉著調整混合機，或更換些磨損的零組件，往往可以改進混合的均勻以減少其與混合機內壁的間隙，就有助於減少不完全混合。或者是在直立式的混合機中，將磨損的螺旋換新，也可以減少不完全的混合。方法的改變也可以改進飼料混合。原料以及添加物加入混合機的順序，也可影響到該原料或添加物混入整體混合物的容易程度。增加混合時間往往可以改進飼料混合的均勻度。

        不完全的混合若是因為混合機的性能不佳，就不應怪說秤重不準確，或人為作業失誤，沒有按既定配方加料。當樣本的分析結果與所需的標準有所不同時，首先要檢查的就是磅秤的準確度，或者是相關設備的缺失，譬如滑門沒有完全關緊。

分離又是什麼？

        原料與混合飼料皆會發生分離。原料的分離大部份發生在殘留物。而混合飼料的分離，大部份是一種或多種原料分開，或原料的部份從混合物的殘留分離出來。

        飼料的製造、輸送、儲存過程中，有許地方都可能發生分離。而在運輸及加工的過程中，也可能發生再混合的現象。因此在最終所使用的飼料，其分離效應多少減低些。

        混合飼料因為原料粒子大小不同，形狀不同，密度不同，所以容易分離，譬如飼料在混合機內混合到令人滿意的程度後，掉入緩衝筒時，稍有分離現象，而在緩衝筒的排料螺旋及斗式提升機，又有再度混合的現象。在落入打粒機上端之儲存筒倉，因落差大，受到空氣分離，分離現象較為厲害。而在筒倉的出料口以及調度機內又有部份再混合。此後到打粒出來就定型了。

不完全混合在任何處發生？

        飼料混合機及攪拌機是依特殊混合目的來設計及按裝。因此不完全混合是設備上有缺陷，或使用上有失誤。表一是混合機本身的一些問題，會使得飼料混合不均勻。解決這些問題有助於混合完全。

分離在何處發生？

        表2列出混合飼料之分離處。注意所有發生分離的地點都在混合機之後。理論上混合機內也可能發生分離，但是其結果與不完全混合一樣，以我們的觀點，此種現象不算分離。

什麼因素導致分離？

        導致分離的主要因素是粒子的大小，形狀及密度。很大的顆粒及很細的顆粒在混合機內混合時，很有分離的傾向。當粒子在空氣中自由落下時，以及在筒倉內堆積時；粒子的形狀是一個很明確的因素。扁平形的粒子掉落的速度慢，且掉在那裡就停在那。圓形或近圓形的粒子掉落的速度較快，且會滾到旁邊筒壁。

        密度較高的粒子比起密度較低的粒子，落下時不易受到空氣阻力的影響，密度較小的粒子較易隨氣流帶到周圍筒壁。

        這些因素互相影響。例如有一配方中含有扁平形而低密度的大顆粒，以及立方形而高密度的小顆粒(像是壓片的燕麥與鹽的混合)，其所產生的混合物在震動時或掉入儲桶時，發生很明顯的分離現象。添加入其他物理性狀在這兩極之間的原料，會大大地改進混合飼料的穩定性(減少分離的傾向)。

關於混合不均的問題

        人們曾懷疑，飼料在混合機內混合時間過久，是否會因過度混合而導致混合不均？事實上在實際的混合測試研究中並未能証實此一效應。

        事實上有些例証會引起人們懷疑可能有這種問題發生。然而這些例証極可能是分離或不完全混合之結果。混合機的設計不良，或過度裝填(即原料高過橫臥式混合機鋼帶的頂端)，會使得混合機內有些原料層處於停滯的狀態，無法攪動(當配方中含有密度較低的蓬鬆原料，即可能發生過度裝填)。

        每一台混合機要得到完全的混合，其所需的混合時間可能都不太一樣。對不同的飼料，每一部混合機都應加以測試來找出最佳的混合時間。其測試方法應依一定的步驟，以確保所找出的最佳混合時間可以派上用場。應用防塵的計時器可以幫助操作人員掌握混合時間。

如何防止分離

        任何減少原料間大小、形狀密度的方法皆可減少混合物分離的傾向。其方法如表三所示。

        在飼料中加入糖蜜、油脂或水等液體，是減少分離常用的方法。這些液體具有黏結大小顆粒，使其在後來的加工或處理過程中，不致分離。在飼料製造過程的任一階段都可加入液體。通常是在混合機中加入(批次或連線式混合機)或在打粒機的調質器內加入。特別高速的攪拌機內，可以加入高量的液體入粉狀飼料。乾原料應混合到令人滿意的程度後再加入液體。

        液體的添加也會產生另外的問題。飼料會附著在設備及筒倉內產生清除(甚至交叉污染)的問題。含水量大的液體，會加速微量礦物質、維他命、蛋白質及其他營養素之間的反應，減少或破壞其營養價值。

        粉碎或其他減少粒子尺寸的方法，在加工穀物時可得到更均勻的粒子(同時也改變粒子形狀)。許多飼料原料是其他加工業的副產品，並以收貨時的狀況使用於飼料中。有些可能會有問題的原料，在採購的規範上應註明粒子大小，像是石灰 ，第二磷酸鈣、鹽等等。

如何查出分離或不完全混合

        從混合機內取樣(注意要關掉混合機)或在混合機排料口取樣或在緩衝筒之卸料口取樣(應注意與螺旋、皮帶、轉動軸及其他會動的部份保持安全距離)，可以檢查出混合機是否有不完全混合的現象。將取得的的樣本分開保存。利用化學分析或用有色追蹤劑或顯微鏡分析這些樣本，皆可顯示有否問題存在。

        若要檢查飼料有否分離，因其發生地點超出混合機，所以可以在包裝好的飼料或散裝飼料口取樣。在混合系統之其他點額外採些樣本，更可助於找出分離發生之地點。樣本分開保存若有分離發生利用化學，有色追蹤劑或顯微鏡分析法可指出分離的程度。

測試這些樣本的有什麼好方法？

        分析樣本的含鹽量是又快又簡單的方法，而其分析的結果又頗有意義。用鹽來測試有兩個好處：(a)幾乎每種配方都有放鹽，因此在生產飼料時，可同時作試驗。(b)鹽的密度很高(比起玉米的每立方英尺45磅，鹽的密度是每立方英尺75磅)，而且很容易指示出分離狀況的效應。

        藉著試紙內所含氯化物滴定劑反應的微滴定法是方便而又簡易。此種試紙市面有得賣。試紙上必須有精確的刻度，此外還需要熱水、濾紙、攪拌棒，及盛熱水的容器(約7盎斯的容量)以及耐心。要詳細的資料時，可向廠商洽詢。其他利用鹽的測試法，則需要在試驗室，使用特殊的設備及具備有化學的知識 。

關於著色追蹤劑又如何？

        微細的鐵或石墨粒子，以水溶性的染料塗在表面，可用來測試飼料所需的混合時間。在那方面，他們可以做為不完全混合的指示劑。而假如粒子的性質適合所存在的分離條件，亦可用來做分離的指示劑。

        使用著色指示劑的主要限制是為了克服因為亂數分佈所引起的變數，而在每一個樣本所需的粒子數(理論上如此)。每一個樣本需要大約400個粒子，因此分佈變數才不會過度地影響到變異係數。如此一來，每次10個或更多的飼料樣本，要計算其中著色追蹤劑的顆粒數，是非常地費時費力。(而有些權威人士建議每批次3噸的飼料最少要取樣40個，才能得到有意義的變異係數)。

        但是我們也可以使用修改過的著色粒子測試法，即分析若干個次樣本，以代替原來的方式。譬如所加入的著色粒子數目，使得理論上算每磅有960個著色粒子。然後取10包樣本(見文章後段所建議的方法)每包樣本飼料最少重8盎斯，而從每一色模本至少取5包1盎斯的次樣本。如此一來，每一包次樣本理論上應有60個著色粒子，如此數起來比400個要容易多了。使用次樣本的計數來計算變異係數。由於亂數分佈，以這種方法永得的變異係數，會比計算400個左右的方法所得的變異係數稍大些(計算不能失誤的情形)。

變異係數什麼？

        發生在每一組相似的數據(譬如滴定值或著色粒子的數目)其變數之測量，稱之變異係數。從一組數據得到的變異係數(C.V.)可以拿來與用其他方式測出的數據所得到的變異係數相比較。數據之每一數值愈平均，則變異係愈小。變異係數大於10時，一般表示其均勻度有待改進。

如何計算變異係數(CV)？

        其公式是CV＝S／m× 100

        此處m＝ΣX／n

        X＝一組數據中每一項的值

        ΣX＝一組數據中所有數值的和

        (ΣX)²＝ΣX每一個數值平方的總和

        ΣX²＝每一個數值平方的總和

        n＝每一組數據中，數值的個數

        s＝稱之標準偏差。

批次混合機之測試程序

1.決定使用的分析法。安排分析工作。備好儀器及取樣的容器。樣本不得少於200公克(約1／2磅)。依計劃的分析法取得足夠的樣本數。每一容器作記號以便識別樣本。

2.選擇最適當的地點來取樣，愈近混合機的排料口愈佳。要有足夠的空間放樣本容器及作取樣活動。場地及取樣活動。場地及取樣的程序不應危及取樣者或旁人的安全。

3.計算混合機排料時間。每一批次取樣10包。排料的開始與末了皆要取樣。而後在始末之間，以同等分的時間，取得其餘的樣本。

4.測試混合機。最後一樣原料加入時(追蹤劑，鹽或其他分析物)，即為混合時間的開始，而混合機開始排料時，即為混合時間的結束。也是取樣順序的開始。記錄混合時間。

5.分析樣本(或次樣本)。並計算出該分析法所原有的變數之變異係數。(而在步驟6得到的結果應減去此變異係數。)

6.以統計的方法分析從樣本分析中得到的結果。變異係取若小於百分之十，暫可視為令人滿意的混合。若變異係數大於百分之十，表示需要改善混合作業。當然隨著各個公司的品管政策或品質要求，該標準可略修正。

建   議：

        在取樣及分析的後勤作業考慮之下，建議每批次取樣10包，而不是統計學家所喜歡的更多的數目。每批次每回混合取樣10包，已足以產生令人滿意的變異係數，而兼考慮到勞力、時間及實驗成本。

譯自"Feed Manafacturing Problems"──Inconpete Mixing And Segregrtionly. R. A. WILCOX J. A. BALDING

飼料營養雜誌(51~59)－許福來．八九年十二期

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