颗粒耐久性指数 (PDI) 是饲料行业衡量颗粒物理质量的标准指标。该指标通过在标准化的测试仪（例如霍尔曼气动测试仪或堪萨斯州立大学滚筒测试仪）中翻滚颗粒样品，并计算保持完整颗粒的百分比来测定。PDI 直接影响饲料转化率、动物生产性能和客户满意度。在处理过程中崩解的颗粒会产生细粉——动物在饲槽中会挑拣并拒绝这些细小颗粒——造成饲料浪费，增加每公斤活重增重的成本，并破坏配方营养学家设计的营养均匀性。本文探讨了影响 PDI 的因素，并提出了切实可行的改进策略。
1. PDI 的经济学
颗粒质量差会带来可衡量的经济损失：
饲料浪费。饲料槽处被拒收的饲料代表着直接的饲料损失。在牛育肥场作业中，当饲料周转率低于90%时，在未铺设路面的散装运输过程中产生的饲料浪费可达到交付重量的5%至15%。
- 动物生产性能下降。挑食的禽类和动物会摄入与配方营养成分不符的不稳定饲料，从而降低生长速度和饲料转化率。
- 客户维系。为综合家禽养殖场或独立畜牧生产者供应饲料的商业饲料厂，如果产品交付、交付和交付指数（PDI）低于合同规定，将面临合同违约和客户流失。
哈萨克斯坦洪阳的一个案例研究清楚地记录了这种关系：当牛饲料的 PDI 从 88.7% 提高到 94.2%（提高了 5.5 个百分点）时，日运营能力从 130 吨增加到 178 吨——吞吐量提高了 36.9%，同时也提高了颗粒质量 [1]。
2. 因素权重：PDI 的驱动因素是什么？
行业研究已确定影响颗粒耐久性的五个主要因素的大致贡献权重：
影响因素：饲料配方（成分结合特性）。对PDI的贡献率约为：40%。
影响因素：调理（蒸汽、湿度、温度、时间）。对PDI的贡献率约为20%。
影响因素：研磨（粒度分布）。对PDI的贡献率约为20%。
影响因素：环模规格（压缩比、孔设计）。对PDI的贡献率约为15%。
影响因素：冷却和干燥。对PDI的贡献率约为5%。
这些权重是近似的，并且因应用而异，但它们说明了一点：超过三分之一的 PDI 由制粒机上可以调整的参数决定——调节、研磨和模具规格——这使得 PDI 成为愿意优化其工艺的制粒机可控的指标。
3. 饲料配方：40% 因素
配方是影响颗粒耐久性（PDI）的最大因素，但往往也是最受限制的因素——营养学家在配制饲料时主要考虑动物的生产性能和成本，而非颗粒耐久性。尽管如此，在营养限制范围内，一些配方调整可以改善颗粒耐久性：
淀粉含量。淀粉在调质和制粒过程中发生糊化，这是主要的粘结机制。淀粉含量较高的配方（玉米、小麦、大麦）通常制粒效果更好。玉米含量超过60%的玉米基配方，可采用较低的压缩比（1:5左右），这样淀粉糊化后不会出现表面硬化[2]。
添加油脂。油脂在制粒过程中起到润滑作用，减少摩擦和模具压力。制粒后添加油脂可通过在颗粒表面形成涂层来改善颗粒质量，但制粒前饲料中油脂含量过高（超过3%）会干扰淀粉-蛋白质的结合，从而显著降低颗粒分散指数（PDI）。实用原则：在混合机中添加的油脂不超过1-2%；剩余油脂在制粒后添加。
蛋白质来源。天然粘合剂，例如小麦面筋和某些豆粕组分，可通过制粒过程中蛋白质的变性和交联作用来提高蛋白质分散指数（PDI）。相反，高含量的非粘合剂蛋白质来源（例如棉籽粕）会降低PDI。
纤维。适量的纤维（3%～8%）可通过提供结构基质来改善颗粒质量。然而，过高的纤维含量（10%～12%）会降低多分散指数（PDI），因为纤维颗粒会阻碍压缩，并在颗粒结构中形成薄弱点。
4. 体能训练：20% 的因素
调湿是提高PDI值最可控的手段。其目的是在物料进入模头前，实现均匀的热量和水分渗透，从而激活淀粉糊化和蛋白质塑化。
最优条件参数：
饲料类型：肉鸡饲料（玉米-豆粕）。水分目标值：15-17%。温度目标值：80-85℃。保温时间：30-60秒。
饲料类型：蛋鸡饲料。水分目标值：15-16%。温度目标值：75-80℃。停留时间：30-45秒。
饲料类型：猪饲料。水分目标值：15-17%。温度目标值：75-85℃。停留时间：45-90秒。
饲料类型：牛饲料（高纤维）。水分目标值：14-16%。温度目标值：70-80℃。停留时间：60-120秒。
饲料类型：水产饲料。水分目标值：16–18%。温度目标值：85–95°C。停留时间：90–180秒。
更长的停留时间可提高调理均匀性。双轴或长效调理机可将停留时间延长至 90-180 秒，显著提高 PDI 值，尤其适用于水质稳定性至关重要的水产饲料。
蒸汽质量。饱和蒸汽（既非会添加过多水分的湿蒸汽，也非无法传递足够热量的过热蒸汽）至关重要。湿蒸汽会增加模孔摩擦，并可能降低PDI值；过热蒸汽则会导致麦芽浆未充分煮熟。
5. 研磨：20% 的因素
颗粒尺寸分布通过两种机制影响颗粒质量：可用于淀粉-蛋白质结合的表面积和模孔内的颗粒堆积密度。
最佳粒径。对于大多数家禽饲料而言，几何平均粒径为 600–800 微米时，颗粒分散指数 (PDI) 和动物生产性能可达到最佳平衡。更细的研磨会增加可用于结合的表面积，但会增加研磨能耗。更粗的研磨则会降低结合能力。
均匀性。窄的粒径分布比特定的目标粒径更重要。宽的粒径分布会导致颗粒内部密度不均匀，形成薄弱点，从而降低多分散指数（PDI）。
6. 环形模具：15% 因素
环模通过三个参数影响PDI：
压缩比。较高的压缩比可以生产出硬度更高、颗粒密度指数（PDI）更好的颗粒——但并非无限大。玉米-豆粕饲料的实验数据显示，颗粒硬度从1:5时的85N增加到1:8时的170N，相应的细粉率从12.3%降低到4.8%[2]。然而，当压缩比超过1:7时，硬度提升幅度减小，产量下降。因此，必须权衡颗粒密度指数（PDI）和产量要求，才能找到最佳的压缩比。
模孔状况。磨损的模孔——因磨损而扩大和粗糙——会导致颗粒粒径分布指数（PDI）降低，因为有效压缩比下降，挤压压力变得不稳定。对商业肉鸡日粮的研究发现，模孔状况（新模孔与翻新模孔）显著影响商业饲料厂颗粒和碎料的组成[3]。
模孔设计。沉头孔入口可改善物料流入模具的流动性，减少预压缩，并促进颗粒均匀成型。对于大多数饲料应用，标准配置为具有足够脱模空间的直孔设计（沉头深度 2–3 毫米）。
7. 案例研究：哈萨克斯坦PDI改进
哈萨克斯坦洪阳公司的案例研究为这些原则提供了实际验证。该厂用一台新的洪阳SZLH系列制粒机替换了一台老旧的制粒机（2012年安装，环模寿命已降至600小时）。关键配置决策包括：
- 针对不同用途的压缩比：牛饲料（粗纤维含量 18-22%）为 1:9-1:10，羊饲料（纤维含量较高）为 1:7-1:8
- X46Cr13等效环模，真空淬火至HRC 58–60
- 采用相同合金钢等级的配套滚子壳体
- IE3级高效电机
手术八个月后的结果：
参数：牛饲料 PDI（%）。升级前（2024 年）：88.7。升级后（2025-2026 年）：94.2。变化：+5.5 个百分点。
参数：绵羊饲料 PDI（%）。升级前（2024 年）：89.1。升级后（2025-2026 年）：93.8。变化：+4.7 个百分点。
参数：牛饲料处理量（吨/小时）。升级前（2024 年）：6.2。升级后（2025-2026 年）：8.5。变化：+37.1%。
参数：每头牛的能源消耗量（千瓦时/吨）。升级前（2024 年）：16.8。升级后（2025-2026 年）：14.3。变化：-14.9%。
参数：环形模具使用寿命（小时）。升级前（2024 年）：600。升级后（2025-2026 年）：880。变化：+46.7%。
来源：[1]
8. PDI改进清单
对于目标 PDI ≥ 92% 的饲料厂（优质商品饲料的行业标准）：
1. ✅ 审核配方：评估淀粉含量、脂肪添加时间和天然粘合剂的添加情况
2. ✅ 验证调湿效果：检查蒸汽质量（饱和而非潮湿）、温度（与目标温度相差±2°C）和停留时间
3. ✅ 确认研磨效果：测量粒度分布（家禽目标粒度为 600–800 μm）和均匀性
4. ✅ 检查模具状况：测量孔径（如果扩大超过 15%，则更换模具），检查表面磨损/光亮情况。
5. ✅ 验证压缩比：确认压缩比与配方相符（请咨询模具制造商以获取针对具体应用的建议）
6. ✅ 检查滚轮间隙：保持 0.1–0.3 毫米，并确认整个圆周上的间隙均匀。
7. ✅ 评估冷却器性能：确保颗粒出口温度≤环境温度+5°C，水分≤12.5%
结论
颗粒耐久性指数（PDI）并非特定饲料配方的固定属性。虽然配方对颗粒耐久性的贡献约为40%，但剩余的60%——包括调质、研磨、模具规格和冷却——是饲料厂操作人员可以控制的可调参数。哈萨克斯坦的案例研究表明，对这些因素进行系统优化，可使PDI提高5个百分点以上，同时提高产量37%，降低能耗15%。对于PDI是竞争优势的饲料厂而言，工艺优化和优质环模选择带来的投资回报通常在实施后的几个月内即可收回。
*本文是环形模具技术资源系列文章之一。*
发布时间：2026年6月20日
