Индекс прочности гранул (PDI) — это стандартный показатель физического качества гранул, используемый в кормовой промышленности. Измеряемый путем перемешивания образца гранул в стандартизированном испытательном стенде (пневматический стенд Holmen или метод перемешивания в барабане Канзасского государственного университета) и расчета процента гранул, остающихся целыми, PDI напрямую влияет на эффективность корма, продуктивность животных и удовлетворенность потребителей. Гранулы, распадающиеся во время обработки, образуют мелкие частицы, которые животные сортируют и отбраковывают на кормушке, что приводит к потерям корма, увеличению стоимости килограмма прироста живой массы и подрывает однородность питательных веществ, разработанную специалистами по кормопроизводству. В этой статье рассматриваются факторы, влияющие на PDI, и представлены практические стратегии для его улучшения.
1. Экономические аспекты прямых иностранных инвестиций
Низкое качество гранул влечет за собой ощутимые финансовые последствия:
- Потери корма. Мелкие частицы, отбракованные на кормушке, представляют собой прямые потери корма. На откормочных площадках для крупного рогатого скота мелкие частицы, образующиеся во время транспортировки грузов по грунтовым дорогам, могут достигать 5–15% от веса доставленного товара, если индекс упитанности (PDI) падает ниже 90%.
- Снижение продуктивности животных. Птицы и животные, которые сортируют корма, потребляют непостоянный рацион, отличающийся от утвержденного питательного профиля, что снижает темпы роста и эффективность конверсии корма.
- Удержание клиентов. Коммерческие комбикормовые заводы, поставляющие корма интегрированным птицефабрикам или независимым животноводческим хозяйствам, сталкиваются со штрафными санкциями по контракту и оттоком клиентов, когда показатель PDI не соответствует договорным требованиям.
Исследование, проведенное в Хунъяне, Казахстан, наглядно продемонстрировало эту взаимосвязь: когда показатель PDI на корма для скота улучшился с 88,7% до 94,2% (рост на 5,5 процентных пункта), суточная производительность увеличилась со 130 до 178 тонн — улучшение пропускной способности на 36,9%, что также обеспечило лучшее качество гранул [1].
2. Факторное взвешивание: что влияет на индекс потребительских цен?
В результате отраслевых исследований были установлены приблизительные весовые коэффициенты влияния пяти основных факторов, влияющих на долговечность гранул:
Фактор: Состав корма (связывающие свойства ингредиентов). Приблизительный вклад в индекс полидисперсности: 40%.
Фактор: Кондиционирование (пар, влажность, температура, время). Примерный вклад в индекс полидисперсности (PDI): 20%.
Фактор: Измельчение (распределение частиц по размерам). Приблизительный вклад в индекс полидисперсности: 20%.
Фактор: Технические характеристики кольцевой матрицы (степень сжатия, конструкция отверстий). Приблизительный вклад в показатель PDI: 15%.
Фактор: Охлаждение и сушка. Примерный вклад в индекс потребительских цен: 5%.
Эти весовые коэффициенты являются приблизительными и зависят от конкретного применения, но они иллюстрируют важный момент: более трети показателя PDI определяется параметрами, которые можно регулировать на грануляторе — кондиционированием, измельчением и характеристиками матрицы, — что делает PDI контролируемым показателем для предприятий, стремящихся оптимизировать свои процессы.
3. Составление кормовой смеси: фактор 40%.
Состав корма является наиболее значимым фактором, влияющим на индекс продуктивности животных (PDI), но зачастую именно он является наиболее ограничивающим — специалисты по питанию разрабатывают корма с учетом продуктивности животных и стоимости, а не прочности гранул. Тем не менее, в рамках существующих ограничений в области питания, ряд корректировок состава позволяет улучшить индекс продуктивности животных:
Содержание крахмала. Желатинизация крахмала в процессе кондиционирования и гранулирования обеспечивает основной механизм связывания. Составы с более высоким содержанием крахмала (кукурузный, пшеничный, ячменный) обычно лучше гранулируются. Составы на основе кукурузы с содержанием кукурузы более 60% выигрывают от более низких коэффициентов прессования (диапазон 1:5), которые позволяют желатинизировать крахмал без затвердевания поверхности [2].
Добавление жира/масла. Жир действует как смазка во время гранулирования, снижая трение и давление в матрице. Хотя добавление жира после гранулирования улучшает качество гранул, покрывая их поверхность, избыток жира в заторной смеси до гранулирования (более 3%) значительно снижает индекс полидисперсности (PDI), препятствуя связыванию крахмала и белка. Практическое правило: добавляйте не более 1–2% жира в смеситель; оставшийся жир добавляйте после гранулирования.
Источники белка. Природные связующие вещества, такие как пшеничный глютен и некоторые фракции соевого шрота, улучшают индекс полидисперсности (PDI) за счет денатурации и сшивания белков в процессе гранулирования. Напротив, высокое содержание несвязывающих источников белка (таких как хлопковый шрот) может снижать PDI.
Волокна. Умеренное содержание волокон (3–8%) улучшает качество гранул, обеспечивая структурную матрицу. Однако высокое содержание волокон (выше 10–12%) снижает индекс полидисперсности (PDI), поскольку волокнистые частицы сопротивляются сжатию и создают слабые места в структуре гранул.
4. Физическая подготовка: фактор 20%
Кондиционирование является наиболее контролируемым рычагом для улучшения показателя PDI. Цель состоит в достижении равномерного проникновения тепла и влаги, которое активирует желатинизацию крахмала и пластификацию белка до того, как материал попадет в фильеру.
Оптимальные параметры кондиционирования:
Тип корма: Корм для бройлеров (кукурузно-соевый). Целевая влажность: 15–17%. Целевая температура: 80–85°C. Время выдержки: 30–60 секунд.
Тип корма: Корм для кур-несушек. Целевая влажность: 15–16%. Целевая температура: 75–80°C. Время выдержки: 30–45 секунд.
Тип корма: Корм для свиней. Целевая влажность: 15–17%. Целевая температура: 75–85°C. Время выдержки: 45–90 секунд.
Тип корма: Корм для крупного рогатого скота (с высоким содержанием клетчатки). Целевое содержание влаги: 14–16%. Целевая температура: 70–80°C. Время выдержки: 60–120 секунд.
Тип корма: аквакорм. Целевая влажность: 16–18%. Целевая температура: 85–95°C. Время выдержки: 90–180 секунд.
Увеличение времени выдержки улучшает равномерность кондиционирования. Двухвальные или долговременные кондиционеры, продлевающие время выдержки до 90–180 секунд, значительно улучшают показатель PDI, особенно для кормов для аквакультуры, где критически важна стабильность воды.
Качество пара. Важно использовать насыщенный пар (не влажный пар, добавляющий избыток влаги, и не перегретый пар, не обеспечивающий достаточную передачу тепла). Влажный пар увеличивает трение в отверстиях матрицы и может снизить индекс полидисперсности (PDI); перегретый пар недоваривает затор.
5. Помол: фактор 20%
Распределение частиц по размерам влияет на качество гранул посредством двух механизмов: площади поверхности, доступной для связывания крахмала и белка, и плотности упаковки частиц внутри отверстия матрицы.
Оптимальный размер частиц. Для большинства кормов для птицы геометрический средний диаметр частиц 600–800 микрон обеспечивает наилучший баланс между индексом полидисперсности (PDI) и продуктивностью животных. Более тонкое измельчение увеличивает доступную площадь поверхности для связывания, но увеличивает энергозатраты на измельчение. Более крупное измельчение снижает связывающую способность.
Однородность. Узкое распределение частиц по размерам важнее, чем конкретный целевой размер. Широкое распределение приводит к образованию гранул с переменной внутренней плотностью, создавая слабые места, которые снижают индекс полидисперсности (PDI).
6. Кольцевой штамп: фактор 15%
Кольцевая матрица влияет на показатель PDI по трем параметрам:
Коэффициент сжатия. Более высокие коэффициенты сжатия позволяют получать более твердые гранулы с лучшим показателем PDI — до определенного предела. Экспериментальные данные по корму из кукурузы и сои показывают, что твердость гранул увеличивается с 85 Н при соотношении 1:5 до 170 Н при соотношении 1:8, при этом соответствующее снижение содержания мелких частиц составляет от 12,3% до 4,8% [2]. Однако при соотношении выше 1:7 увеличение твердости уменьшается, а производительность снижается. Оптимальный коэффициент сжатия для достижения PDI должен быть сбалансирован с требованиями к производительности.
Состояние отверстий матрицы. Изношенные отверстия матрицы — увеличенные и шероховатые из-за абразивного износа — приводят к образованию гранул с более низким индексом полидисперсности (PDI), поскольку эффективное соотношение сжатия уменьшается, а давление экструзии становится нестабильным. Исследования коммерческих кормов для бройлеров показали, что состояние матрицы (новая или восстановленная) существенно влияет на состав гранул и крошки на коммерческих комбикормовых заводах [3].
Конструкция отверстий матрицы. Потайные отверстия улучшают поток материала в матрицу, уменьшая предварительное сжатие и способствуя равномерному формированию гранул. Для большинства систем подачи материала стандартными являются конструкции с прямыми отверстиями и достаточным выходом материала (глубина потайного отверстия 2–3 мм).
7. Пример из практики: улучшение показателя PDI в Казахстане
Пример компании Hongyang Kazakhstan подтверждает эти принципы в реальных условиях. На заводе заменили устаревший гранулятор (установлен в 2012 году, срок службы кольцевой матрицы сократился до 600 часов) на новый агрегат серии Hongyang SZLH. Ключевые решения по конфигурации включали:
- Коэффициенты сжатия, специфичные для конкретного применения: 1:9–1:10 для корма для крупного рогатого скота (18–22% сырой клетчатки), 1:7–1:8 для корма для овец (с более высоким содержанием клетчатки).
- Кольцевая штамповка, эквивалентная стали X46Cr13, с вакуумной закалкой до твердости HRC 58–60.
- Подобранные роликовые оболочки из стали одной и той же марки легированной стали.
- Высокоэффективный двигатель класса IE3
Результаты после восьми месяцев эксплуатации:
Параметр: Индекс потребительских цен на корма для крупного рогатого скота (%). До обновления (2024 г.): 88,7. После обновления (2025–2026 гг.): 94,2. Изменение: +5,5 процентных пункта.
Параметр: Индекс потребительских цен на корма для овец (%). До модернизации (2024 г.): 89,1. После модернизации (2025–2026 гг.): 93,8. Изменение: +4,7 процентных пункта.
Параметр: Производительность по кормлению скота (т/ч). До модернизации (2024 г.): 6,2. После модернизации (2025–2026 гг.): 8,5. Изменение: +37,1%.
Параметр: Энергопотребление, крупный рогатый скот (кВт·ч/т). До модернизации (2024 г.): 16,8. После модернизации (2025–2026 гг.): 14,3. Изменение: −14,9%.
Параметр: Срок службы кольцевого кристалла (часы). До модернизации (2024 г.): 600. После модернизации (2025–2026 гг.): 880. Изменение: +46,7%.
Источник: [1]
8. Контрольный список для улучшения PDI
Для комбикормовых заводов, стремящихся к показателю PDI ≥ 92% (отраслевой стандарт для высококачественных коммерческих кормов):
1. ✅ Проверка рецептуры: оценка содержания крахмала, времени добавления жира и включения натуральных связующих веществ.
2. ✅ Проверка кондиционирования: проверьте качество пара (насыщенный, не влажный), температуру (±2°C от целевой) и время выдержки.
3. ✅ Подтверждение помола: измерьте распределение размеров частиц (целевой размер 600–800 мкм для птицы) и однородность помола.
4. ✅ Проверьте состояние матрицы: измерьте диаметры отверстий (замените, если увеличение превышает 15%), проверьте поверхность на износ/застекление.
5. ✅ Проверьте степень сжатия: убедитесь, что степень сжатия соответствует рецептуре (обратитесь к производителю штампа за рекомендациями для конкретного применения).
6. ✅ Проверьте зазор между роликами: поддерживайте значение 0,1–0,3 мм, убедитесь в равномерности зазора по всей окружности.
7. ✅ Оцените производительность охладителя: убедитесь, что температура на выходе гранул ≤ +5°C окружающей среды, влажность ≤ 12,5%.
Заключение
Показатель PDI не является фиксированным свойством конкретной рецептуры корма. Хотя рецептура примерно на 40% влияет на прочность гранул, оставшиеся 60% — кондиционирование, измельчение, характеристики матрицы и охлаждение — представляют собой регулируемые параметры, которые контролируются операторами комбикормовых заводов. Пример Казахстана демонстрирует, что систематическая оптимизация этих факторов может обеспечить улучшение показателя PDI более чем на 5 процентных пунктов, одновременно увеличивая производительность на 37% и снижая энергопотребление на 15%. Для заводов, где показатель PDI является конкурентным преимуществом, окупаемость инвестиций в оптимизацию процесса и выбор высококачественных кольцевых матриц обычно происходит в течение нескольких месяцев после внедрения.
*Эта статья является частью серии технических ресурсов по штампам для колец.*
Дата публикации: 20 июня 2026 г.
