特別關注——原料膨化技術和應用

ppzhangoo

　　編者按 擠壓膨化技術在我國飼料工業中的應用雖然起步晚，但發展速度卻非?？?，應用范圍也比較廣，甚至成為目前飼料加工中重要的技術手段。但如何科學合理、長期穩定地運用好擠壓膨化技術和設備，使其發揮最大的效益和作用，仍然是一個困惑諸多飼料企業的技術難題。為此，《新飼料》雜志社與北京現代洋工機械發展有限公司共同合作在2011 年第4 期協辦“特別關注”欄目，邀請行業專家、企業生產負責人共同探討原料膨化技術和應用，以期為飼料工業的同行提供有益的參考。

如何選擇原料膨化機

　　作為飼用的原料膨化基本上使用單螺桿膨化機，單螺桿膨化機按照物料進入擠壓機筒前是否經蒸汽調質分為干法膨化機和濕法膨化機。若經蒸汽調質，則為濕法工作模式；反之，則為干法。由于干/ 濕法兩種工況生產時物料進入機筒的性狀不同，濕法進入機筒是濕熱的軟物料，干法進入機筒是生冷的硬物料，因此對主軸系及擠壓螺旋的配置要求也不同。一般干法機配上蒸汽調質系統可以濕法生產，效率會提高，但不如專用的濕法機型效率高；濕法機型干法生產時要考慮生硬物料對軸系的沖擊，對某些物料可以干法生產，但效率會降低，對某些物料則不適用。換言之，干法機配上調質可以濕法生產，而濕法機不一定能干法使用。
　　從目前的市場情況來看，單螺桿膨化機大部分是用來做大豆玉米等單一原料或玉米豆粕按比例摻混的簡單復合原料膨化，究竟是選擇干法還是濕法生產方式要參考以下條件。
　　膨化大豆粉原則上只要有蒸汽條件，都應該用濕法生產。濕法生產效率高，同功率情況下，濕法膨化大豆粉比干法高出一倍以上。濕法膨化控制尿素酶活性更穩定，可以精確地控制在0.02 ～ 0.2 之間。干法膨化大豆粉尿素酶活性波動大，易出現熟化度不均勻。濕法膨化大豆粉水分可以精確控制在9% ～ 11%左右，而干法產品水分僅在7% 左右，干耗引起生產成本大幅度增加。膨化大豆粉自用，量又不高時建議用干法，對產品的含水率不敏感，干法機較合適。如大豆粉用于銷售，推薦使用濕法機型，首先是效率比干法高很多，生產成本明顯低于干法；其次，成品含水率較易掌握。部分地區要求有干法膨化大豆粉產品，則可停汽生產，同樣能滿足要求。
　　飼用膨化玉米( 或玉米豆粕混合物) 用干法濕法均可以生產，要根據產品的用途來確定用干法或是濕法膨化。對于普通膨化( 淀粉糊化度85% 左右，容重350g/L ～ 380g/L)，濕法比干法提高效率約50% 左右，所以有條件宜用濕法。但如果做高膨化度產品( 容重100g/L ～ 250g/L)，只能干法生產方可達到。干法膨化玉米，膨化度可調節的范圍較寬，可以達到很高的膨化度，能滿足多種需求。
　　此外，棉粕、菜粕、蓖麻粕脫毒宜用濕法。膨化血粉、魚粉干法濕法均可。
　　以上介紹的是選擇單螺桿膨化設備工作方式的一些基本原則，動力條件、蒸汽條件等也是制約選擇機型的重要因素。( 北京現代洋工機械科技發展有限公司/ 李芝銀總工程師、博士)

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　　膨化加工改變原料成分

　　膨化技術的應用已有近百年歷史。膨化是綜合了水、壓力、溫度和機械剪切的作用完成的。膨化熟化中，機鏜內溫度可達90℃～ 200℃，膨化延續時間在2s ～ 30s 范圍。膨化產物會發生一系列物理、化學變化，諸如淀粉糊化、蛋白質變性以及酶類、有毒成分和微生物的失活等。其結果通常會提高膨化飼料產品的養分消化率，降低一些抗營養因子含量，還會減少飼料攜帶細菌和粉塵的數量，改善飼料的適口性，增進顆粒飼料的穩定性和耐藏性。從而使得飼養的動物，特別是幼年動物的生產性能和飼料效率得以改進。
　　一般地說，溫和的膨化條件可以提高植物蛋白的消化率，這是由于蛋白變性或一些蛋白酶抑制因子失活的緣故。但是，在激烈的膨化條件下，蛋白質和氨基酸的消化率也可能下降，因為賴氨酸可與糖發生美拉德反應，也可與其他化學鍵發生反應，降低氨基酸消化率。膨化通常使脂肪含量下降，因為脂肪可生成直鏈淀粉- 脂肪復合物而使溶劑浸出效率下降。膨化可以改變膳食纖維的含量、改善纖維消化率和增加消化能。膨化對礦物質和維生素的影響頗受關注。一般地說，植物性飼料中礦物質的利用率是受植酸含量影響的。礦物質利用率因膨化而略有下降，這是因為膨化過程中的高溫高壓使植物性飼料中植酸酶失活的緣故。膨化通常使維生素含量下降，動物營養學家建議，膨化加工的飼料，其維生素添加量應當為原配方中的120% ～ 150%，或使用如穩定化維生素C 之類的耐熱維生素。
　　膨化加工最令人興奮的功能或許就是破壞抗營養因子，諸如生大豆中的抗胰蛋白酶(trypsin inhibitors，簡稱TI)、棉籽中的棉酚和菜籽中的芥籽甙。T I 抑制蛋白質分解，使消化道內未消化的蛋白質增加，從而減少氨基酸生成，抑制代謝能釋放和脂肪代謝，降低蛋白質消化率。膨化加工后，大部分T I 被破壞。膨化的溫度、水分、設備配置、滯留時間、?？状笮〉纫蛩囟紩绊慣 I 破壞的程度。多數研究表明，膨化大豆日糧可以改善豬、特別是哺乳仔豬的增重和飼料效率。這是因為哺乳仔豬對飼料傳播的細菌更為敏感，其腸道酶活力也較低，膨化加工過程可減少豬飼料的細菌數、打碎脂肪顆粒而提高脂肪酶的可利用性，從而改善大豆脂肪的利用，增加日糧能量。( 美國大豆協會國際項目/ 程宗佳博士)

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擠壓膨化加工對飼料原料的作用

　　單螺桿擠壓機主要靠物料與機筒內壁之間的摩擦力而沿著螺頭的螺旋線向前推進，因此受物料的摩擦特性影響較大，如果摩擦力不夠，就不能向前推進；或物料特性發生變化操作就不太穩定。雙螺桿擠壓機由于雙螺桿之間的嚙合作用，使得物料主要靠螺桿來推進物料，而沿著2 個螺桿之間的螺槽穩步向前而不需要靠與筒內壁的摩擦作用，因此內壁可以光滑，對那些摩擦系數小的物料就可進行加工，如物料水分高、含油量高、粘度大的物料，且物料流量穩定，一般不會出現堵機、斷流或大的波動，生產和產品質量穩定可靠。

　　一定操作條件下的擠壓不僅能有效地使大豆中的抗營養因子如抗胰蛋白酶、脲酶等失活，而且其高溫、高壓、高剪切的瞬時作用有利于蛋白質變性、淀粉糊化、大豆油細胞破裂，從而使三者的消化率提高。許多研究表明擠壓可顯著提高大豆的飼養價值。如全脂大豆經膨化后蛋白質及氨基酸的消化率明顯高于生大豆；膨化使大豆代謝能含量顯著提高，無氮浸出物、粗脂肪和蛋白質的消化率也分別提高，另外擠壓全脂大豆與傳統的豆餅( 粕) 加油脂的飼料相比，不僅在飼養效果上具有優越性，在飼料加工中也克服了添加油脂對生產設備的要求及產品質量的影響。利用擠壓膨化加工羽毛，就使羽毛在消化率達到飼用要求的同時( 胃蛋白酶的消化率＞75% )，各種氨基酸生物學效價與高壓水解羽毛粉無差異。擠壓膨化加工能明顯降低米糠中游離脂肪酸的含量，提高米糠貯藏性，防止其變質。此外，擠壓膨化對蓖麻粕、田菁籽粉等的作用表明其是一種非常有效并可以實現工業化生產的加工方法。( 江南大學食品學院/ 金征宇 謝正軍)

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膨化工藝對原料的影響

　　膨化技術是當前提高飼料利用率、提高飼料養分濃度、提高規模化養殖豬場飼養效益最有效、最安全和最方便的途徑。

　　膨化工藝對原料的影響：干法膨化時原料僅在機械能的作用下通過螺桿、剪切板和膨化腔內壁時擠壓膨化。干法膨化會造成原料不均勻，尿酶活性不易控制；原料易局部受熱，發生焦化現象；油脂附于物質表面，易散失；香味散發快，養分損失快；原料更容易“熟”過頭，而產生“美拉德”和“交連”反應，降低其營養價值。濕式膨化工藝結構復雜，附有精確的測量系統，僅一個膨化腔就50 多個部件，配置調整以毫米計算。濕式膨化處理原料均勻，尿酶活性控制穩定；膨化大豆時油脂返浸于豆粉內部，這樣油脂損失大大降低；原料香味持久，養分損失慢；能效高，非常有效的避免原料“熟”過頭，從而保證營養成分的不流失和充分利用。膨化產品促生長的機理：蛋白變性裂解、淀粉糊化，有利于酶的作用，脂肪活化、體積變大，有利于溶性成分溶出，提高營養物質的吸收率，降低抗營養物質的含量，有利于腸道的健康發育和活性物質的作用；殺滅致病菌，提高衛生指標；改善飼料風味。

　　擠壓技術在國外是加工特種動物飼料、水產飼料、早期斷奶仔豬料及飼料資源開發等方面發展速度最快的飼料加工新技術。膨化技術在我國飼料工業中的應用始于20 世紀90年代，隨著膨化技術的成熟、膨化設備的生產能力及膨化工藝的進一步提高，膨化技術和膨化產品必將在我國畜牧養殖中得到廣泛的應用。( 鄭州大成膨化飼料廠/ 張良玉)

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很好，很強大，其實我是想下點東西先