糖蜜尿素营养舔块成型及质量参数的影响研究

赵仲茜 冯宇哲 刘书杰 张晓卫 王万邦

自20世纪80年代以来，糖蜜尿素营养舔块广泛用于60多个国家和地区，被农民们亲切地称为“牛羊的巧克力”[1－2]。我国自20世纪80年代末开始研制和应用牛羊复合营养舔块,多年来,我国畜牧工作者进行了大量的有关营养舔块生产工艺设备和饲喂奶牛、肉牛、绵羊、水牛等方面的试验,取得了不少新的进展[3]。联合国粮农组织也曾把舔块技术作为向全世界发展中国家推广的五种技术范例之一。舔块作为反刍动物廉价的补充饲料取得了良好效果。

随着我国牛羊饲养数量逐年增加，营养舔块的应用也越来越广泛，其成型配方及质量参数深入研究也受到了重视。本试验旨在对糖蜜尿素营养舔块的成型及质量参数进行研究，以保证高质量营养舔块在高原反刍家畜生产中的广泛应用与推广。

1 材料和方法

1.1 原料、设备及工艺流程

1.1.1 试验原料

糖蜜、尿素、食盐、玉米粉、菜籽粕、麦麸、石粉、膨润土、水泥、预混料（主要为微量元素和复合维生素）。

1.1.2 仪器设备

舔块压制使用南通锻压设备有限公司YQ 32-315G四柱液压机，公称力为3 150 kN。硬度测定使用深圳市新三思材料检测有限公司生产的微机电液伺服万能材料试验机。

1.1.3 工艺流程

原料粉碎→称量→搅拌、混匀→添加糖蜜→搅拌、混匀→加压、成型→固化→包装。

压制过程中保压时间为1 s，成品舔块为圆柱形，直径为20 cm，重量为5 kg。

1.2 试验设计及测定指标

1.2.1 试验设计

共设4个试验，采用完全随机化因子试验设计，每个处理设有3个重复样。舔块基础配方参照美国NRC(1996)肉牛营养需要和《青海省牛、羊营养舔块企业为标准》而制定。基础配方为：糖蜜20%，尿素8%，食盐10%，玉米粉 14%，菜籽粕6%，麦麸 6%，石粉3%,固化剂30%（膨润土、水泥），预混料3%。

试验一：在不同压强条件下，压制基础配方的营养舔块,24 h后观测相关指标,分析不同压强条件对营养舔块成型及质量参数的影响，进而确定舔块压制时的适宜压强。压强大小设定为2、3、4 MPa三个水平。

试验二：在试验一确定的适宜成型压强基础之上，进行不同固化时间对营养舔块质量参数的影响研究。

试验三：进行不同固化剂组成对营养舔块成型及质量参数的影响研究。设定30%的固化剂中膨润土和水泥的添加比为0和30%、5%和25%、10%和20%、15%和15%、20%和10%、25%和5%、30%和 0。

试验四：进行营养舔块中糖蜜、麦麸、尿素不同添加水平对其成型及质量参数的影响研究。本试验中当一个组分添加水平发生改变时，其变化幅度（减小量或增加量）平均分配到其他各组分的添加水平上。设定糖蜜添加水平为18%、20%、22%；麦麸添加水平为4%、6%、8%；尿素添加水平为 5%、10%、15%。

1.2.2 测定指标及方法[4]

将压制成块的舔块脱模后，根据试验设计要求，在室温下固化一定的时间，准确称重（g）、测定舔块高度（cm）和直径（cm）。

舔块密度（g/cm3）=某时间点质量（g）/同一时间点体积（cm3）；

舔块膨胀率(%)=(膨胀后直径-成型时直径)/成型时直径；

舔块硬度用抗破碎强度(kg/cm3)表示。根据试验设计在不同的时间点用万能试验机做舔块抗破碎试验。

1.3 统计分析

采用SAS9.0软件中的单因素方差分析及Duncan's多重比较法进行数据统计分析。

2 结果与讨论

2.1 压强大小对营养舔块成型及质量参数的影响（见表 1）

表1 压强大小对营养舔块成型及质量参数的影响

由表1可以看出，随压强的增大，硬度逐渐下降，裂纹也逐渐增多。裂纹可能是舔块配方中谷物籽实、饼粕类成分经过高压力挤压,出模迅速膨胀的结果。压强在2 MPa时,舔块成型效果最好,硬度最大，由此将2 MPa压强确定为整个试验期压制舔块的压强。

2.2 固化时间对营养舔块质量参数的影响（见表2）

表2 固化时间对舔块密度、膨胀率的影响

由表2中结果可知,固化时间对压制后舔块的硬度、密度、膨胀率都有显著影响(P＜0.05)。随固化时间的延长,硬度逐渐上升，到144 h后,舔块硬度趋于恒定。24 h后,舔块硬度略微下降,可能是舔块在此期间膨胀所导致的,48 h后,硬度持续上升,可能是舔块中某些成分之间起了化学作用。随固化时间的延长,舔块直径增加,膨胀率有所提高(P＜0.05),固化72 h后,密度和膨胀率出现小的波动,此现象与参木有(2004)的研究结果相吻合,原因可能与舔块水分蒸发散失导致体积缩小有关。本试验结果表明在此基础配方和压强条件下,舔块适宜固化时间为72～96 h。

2.3 固化剂组成对营养舔块成型及质量参数的影响（见表 3）

由表3可以看出，舔块硬度随固化剂添加水平不同，硬度呈现二次曲线趋势，膨润土水平为20%时，硬度最大，同时膨润土含量高于20%时，舔块出现裂纹，说明膨润土的添加量存在 “阈值”，本试验中阈值为20%。随着膨润土水平的提高，密度逐渐下降。膨胀度也呈现二次曲线趋势。参木有[5]报道，与膨润土添加水平为5%的舔块相比，膨润土添加水平为10%和15%的舔块直径和厚度、膨胀度均显著下降(P＜0.01)。本试验与其报道基本一致。膨润土不仅含有十几种动植物需要的常量元素和微量元素，还可以起到“分子筛”的作用，促进畜禽生长发育。

表3 固化剂组成对营养舔块质量参数的影响

2.4 糖蜜、麦麸、尿素添加水平对营养舔块成型及质量参数的影响(见表4、表5、表6)

表4 糖蜜添加水平对舔块质量参数的影响

由表4可知，随糖蜜添加量的增加，舔块硬度、密度逐渐增加（P＜0.05），膨胀度逐渐减小（P＜0.05）。说明糖蜜的添加量可以控制舔块的硬度及膨胀率。虽然糖蜜添加量为22%时，硬度最大，膨胀度最小，但是由于糖蜜含量高，发生模具粘结现象，造成生产不便，所以舔块最佳糖蜜添加量为20%，此结果与李海利试验结果一致。但有报道[6]糖蜜添加水平为50%时舔块依旧可以成型，由于糖蜜过多，粘性大，生产不便等原因，本试验并未做更高添加水平的糖蜜试验。

表5 麦麸添加水平对舔块质量参数的影响

由表5可以看出，舔块硬度、密度与麦麸的添加量呈负相关（P＜0.05），膨胀度则呈正相关（P＜0.05）。麦麸添加水平为4%时，舔块表面光滑，无裂纹，当麦麸水平为6%和8%时，舔块出现裂纹，并且膨胀度加大，影响舔块质量。李海力[7]研究表明，营养舔块中麦麸最大添加量不能超过4%，否则会出现裂纹，与本试验结果相一致。

表6 尿素添加水平对舔块质量参数的影响

由表6可知，尿素添加量在5%和10%时，营养舔块硬度表现为差异不显著（P＞0.05），但与尿素添加量15%均表现为差异显著（P＜0.05），尿素添加水平越高，舔块成型时粘性越大，容易粘结模具，且舔块易返潮，固化时间长。尿素添加水平越高舔块密度越大、直径膨胀度越小，且膨胀度越大营养舔块越易产生裂纹。所以确定尿素最适添加量为10%。

3 小结

本试验研究结果表明，制做糖蜜尿素营养舔块时，适宜的压强大小为2 MPa，适宜的固化时间为72～96 h，且营养舔块固化剂组成中膨润土与水泥比例为20%∶10%时效果最好。

营养舔块的成型及质量还受其组分中糖蜜、麦麸、尿素等因素的影响，通过本试验研究发现，糖蜜尿素营养舔块中糖蜜、麦麸、尿素、固化剂的适宜添加水平分别为20%、4%、10%、30%时，营养舔块的成型及质量均表现为良好，即其配方为：糖蜜20%，尿素10%，食盐10%，玉米粉14%，菜籽粕6%，麦麸4%，石粉3%，固化剂30%（膨润土20%、水泥10%），预混料3%。