.膨化技術與飼料生產過程控制

創德任艷萍 · 發表于 2012-6-8 10:26:14

　　1 膨化加工的基本原理飼料生產中應用的膨化工藝，其主要設備為“螺桿式擠壓膨化機”。物料送入膨化機中，螺桿螺旋推動物料形成軸向流動。同時，由于螺旋與物料、物料與機筒以及物料內部的機械摩擦，物料被強烈地擠壓、攪拌、剪切，其結果物料被進一步細化、均化。隨著壓力的逐漸加大，溫度相應升高，在高溫、高壓、高剪切條件下，物料的物性發生變化，由粉狀變成糊狀，淀粉糊化，蛋白變性，纖維質部分降解、細化，致病菌被殺死，衛生指標提高，有毒成份失活。當糊狀物料從模孔噴出的瞬間，在強大的壓力差作用下，物料被膨化、失水、降溫，膨化產品結構疏松、多孔、酥脆，且有較好的適口性和風味。
　　2 膨化工藝及膨化產品的特點
　　2.1 高溫高壓的水熱處理過程物料在擠壓過程中，由于機械摩擦所產生的熱量，或由于送進膨化腔的直接蒸汽，或送進膨化腔夾套中的間接蒸汽的加熱溫度和壓力逐漸升高。物料在高溫高壓環境下吸水膨脹，質構軟化，在機械力的作用下潰散、細化、均化，細胞壁破裂，分子結構被打散，淀粉糊化，蛋白質變性。物性發生質的變化。所以，螺旋擠壓式膨化機又有“連續式蒸煮器”之稱。
　　2.2 生化反應過程水熱處理過程伴隨著物料的生化變化過程。某些物料，如油料籽實及其餅粕，其中含有多種抗營養和抗飼養成分，在一定水分和一定溫度條件下，這些活性物質逐漸部分失去活性，削弱了對飼養動物消化系統中內源消化酶的破壞，提高了消化吸收效率，減少排泄。這不僅提高了飼料效價，而且減少浪費和環境污染。從生化過程看，擠壓膨化機又是“生化反應器”。
　　2.3 高溫短時的殺菌脫毒過程擠壓膨化過程的最高溫度可達(130～160)℃，而物料在高溫段的時間卻很短，約5-10秒。高溫不但可以殺滅致病菌，提高衛生指標，而且可使各種有害因子和酶失活，提高了飼料的品質。因而，擠壓膨化過程又是殺菌脫毒的高溫短時處理過程。
　　2.4 提高物料化學穩定性，保質期延長高溫使各種微生物、蟲卵被殺死，各種酶(如氧化酶、解脂酶等)失活，排除了促成物料變質的各種因素，延長了保質期。
　　2.5 最有效地改善物料品質擠壓膨化加工，高溫殺菌，提高了衛生指標;水熱處理，使多種抗營養因子和抗飼養因子失活。高溫高壓使物料物性產生質的變化，飼料品質提高，飼料效價提高。擠壓膨化工藝使生料變成熟料，這是飼料工業劃時代的變革。飼料膨化技術，理想蛋白質體系，生物系效價體系，以及信息網絡技術和分子生物學的應用，使飼料工業跨入了蓬勃發展的新時代。
　　2.6 廣泛的工藝適應性僅就飼料工業領域來看，擠壓膨化工藝可謂靈活多變、應用廣泛。擠壓膨化工藝不但可改善多種常規飼用原料的飼養品質，而且可將大量的非常規物料加工成優質的飼用原料。其中包括野生植物、農業副產品、畜禽屠宰廢棄物、飼養場的畜禽糞便等。可生產各種不同規格、不同品質的畜禽料、水產料、寵物(包括珍稀動物)料。工業糟渣脫水后經擠壓膨化處理，可直接用作飼用原料;作為輔料，用于生產發酵飼料或有機肥。油料餅粕的脫毒、保鮮加工，糧食深加工，擠壓膨化工藝都是最有效的工藝手段。
　　2.7 高品位的產品特性擠壓膨化產品富有多種高品位特性：均勻、致密。經配料混合的原料，進入擠壓膨化工段，全程處于被擠壓、攪拌、剪切、熔融的環境，各組分得到充分的混合，融為均一的料流擠出、膨化、切割、冷卻定型，產品質構的均勻、致密，都優于環模制粒產品。疏松多孔，密度可控。膨化產品的這一特性，最能適應水產料的要求，控制其密度，可做成沉性料或浮性料，料的持水時間也可調整。成形的諸多因素得到滿足。疏松多孔的結構經冷卻后質構疏松酥脆，各種組分所產生的復合產物，以及由于高溫所產生的美拉德反應，所有這些因素都構成了膨化產品優于原混合物料的適口性和特殊的風味。這些特性誘使飼養動物采食，提高其采食量和飼養效果。這完全不同于在混合物中添加誘食劑，誘食劑往往帶來負面效應。
　　2. 8 可生產特型料根據用戶要求,改變模具設計,可生產不同形狀大顆粒、大塊狀或條塊狀料，如大蝦料、警犬料、寵物料、珍稀動物料等。這是環模制粒無能為力的。
　　3 擠壓膨化過程的物性變化飼用原料經歷擠壓膨化過程后，其物化性質以及某些成分的生物活性發生了重大的變化。這些變化，有的使飼料效價得以提高，有的則造成營養成分的損失。現僅就淀粉原料玉米和植物蛋白原料大豆的物性變化分述如下：
　　3. 1 玉米玉米是主要飼用淀粉原料。我國玉米含淀粉量(71～72)%，其中直鏈淀粉占27%。淀粉在擠壓過程中的主要變化是“糊化”。原淀粉是由淀粉粒子組成的顆粒狀團塊。結構緊密，吸水性差。淀粉由調質器到膨化機，經歷水熱處理過程，淀粉粒子在濕、熱、機械擠壓、剪切的綜合作用下，結構受到破壞，分子鏈結被打開，顆粒進一步崩潰，形成膠態的凝膠體糊化，即α化。淀粉分子斷裂為短鏈糊精，降解為可溶性還原糖。溶解度、消化率和風味得到提高。淀粉的糊化與溫度有關，溫度不同糊化程度(即糊化度)不同。消化系統發育不完善的哺乳期的乳豬，其斷奶料中的淀粉，要求糊化度高于90%;水產類動物，對原淀粉吸收能力差，飼料的糊化度也應高些。
　　因此，用擠壓膨化機生產水產料，應優于環模制粒機生產的料，因為環模制粒由于受溫度的限制，其中淀粉的糊化度不可能高，一般不大于50%。糊化不僅提高了消化吸收率，而且改善了制粒和成形效果，因為糊精是很好的粘結劑。糊化的淀粉分子相互交聯，形成網狀的空間結構，在瞬間膨化后失去部分水分，冷卻后成為膨化產品的骨架，使產品保持一定的形狀。若原料配方中淀粉含量少，或根本不含淀粉，則很難形成疏松多孔的膨化結構。一定配方的原料，如淀粉含量高，則容易膨化，產品密度小。而所含淀粉中，若支鏈淀粉含量高，則產品膨化度大，密度小。水產料必須具備在水中或沉或浮的特性，利用淀粉的這一膨化特性便比較容易實現這種要求。變性淀粉含量高的產品，吸水速度吸附表面積大，可吸附大量的液體添加劑，便于營養組分的補充和風味的調整。適口性和風味。擠壓膨化物慢，持水時間長，這同樣是水產飼料應具備的重要特性。