[2006第1期]擠壓技術在水產飼料中的應用

新飼料

           原載：《新飼料》雜志2006年第1期
       Application of Extrusion in Aquatic Feed
江南大學飼料研究所   謝正軍
江蘇牧羊集團         劉春海
[摘要]    利用擠壓技術生產的水產膨化飼料具有普通顆粒飼料無法比擬的優勢。本文從技術角度對擠壓生產中的原料、設備、工藝、操作等進行了理論闡述。
[關鍵詞]   擠壓   水產飼料   生產技術
    自1984年以來的二十年中，全球豬肉的年增產率為3.1%，捕魚的年增長率為1.6%，而水產養殖的增長率為9.6%，是世界上增長最快的食品生產方式。1995年，水產養殖提供了13.7萬噸的水產食品（除去內臟和外殼），占全球總共222.1萬噸動物肉類的6.2%，排在豬肉、牛肉、雞肉之后列第四位。
    在中國，水產飼料更是得到飛速發展。1991年全國水產飼料產量只有75萬噸,占配合飼料總產量2.1%;到2004年產量已猛增至1000多萬噸，約占配合飼料總產量12%。年平均增長率高達18%，是世界水平的2倍，同時水產飼料的產量也穩居世界第一。
    隨著養殖體系的加強，包括養殖密度的增加和營養投入的增加，人們對于環境衛生和綠色飼料的要求更加迫切。Talbot和Hole提出了減少水產環境污染的方法：通過減少飼料的殘留降低水質污染；通過提高營養素的消化率和改變日糧平衡，減少營養損失；生產風味更好的飼料；適當改變飼料生產技術以減少粉塵，漏出和破碎；優化日糧減少魚類的死亡率。
    從加工的技術角度考慮，擠壓比其他形式的加工能更有效地提高飼料消化率。利用易消化的原料，通過擠壓可以達到很高的消化率，原料的消化率越高，對環境的污染也就越少。因此，擠壓技術將來會在水產飼料的生產中起到更大的作用。
1 擠壓技術
    擠壓是在高溫、高壓、高剪切，大多數也是高水分條件下的一種熟化過程。擠壓機集許多功能于一身，如：破碎，剪切，混合，熱處理，因而它可看成一個反應器，經過擠壓可使淀粉糊化、蛋白質變性，殺死微生物和破壞有害有毒因子，同時可根據需要改變物料密度以及控制產品的形狀。
    擠壓可分為幾種形式：從螺桿結構分單螺桿擠壓和雙螺桿擠壓；從加工工藝分濕法擠壓和干法擠壓。濕法擠壓是加入蒸氣進行前調質，最終產品需要干燥。而干式擠壓僅靠摩擦作為熱源加工產品。單螺桿擠壓機可以依需求選擇是否進行前調質，因此它可以干濕兩用。
    單螺桿擠壓機起源于上世紀60年代用于大豆和谷物的的熟化。特別是在美國中西部地區，當地農民用此設備來處理自己種植的作物來飼養家畜。目前有超過80個國家在使用單螺桿擠壓機，主要用于大豆和其他油料種子的擠壓，少數被用來生產水產飼料、寵物飼料、食品等。我國第一代飼用擠壓機即為PHG135干法單螺桿擠壓機，主要也用于全脂大豆的擠壓膨化和其他原料的前處理。但在前面增加調質器并對螺桿結構和模板進行改造后，也可以濕法生產全價飼料，并且使產量有所提高。
    雙螺桿擠壓機由于是靠一對相互平行嚙合的螺桿推動物料向前推進，因此擠壓過程中物料輸送穩定，不打滑、不易堵機，比較適合于高水分、高油分物料的擠壓加工。而水產飼料，特別是海水魚飼料中一般脂肪含量較高，所以用雙螺桿擠壓機更為合適。
2 擠壓水產飼料的優點
    擠壓膨化生產水產飼料的優點有：可控制飼料的密度生產出沉降性能不同的產品，提高飼料的消化率，提高飼料的耐水性，提高生產效率等。在美國水產飼料生產中擠壓已基本取代了制粒，我國水產飼料生產，特別是高檔水產飼料必然走擠壓膨化之路。只有高密度的沉性水產飼料，如蝦飼料還可用制粒生產。飼料在制粒過程中只有很低的熟化，淀粉糊化度只有25%～40%，而在擠壓中能達到90%以上。經研究發現，飼喂擠壓后的水產飼料可提高動物的增重，而且發生疾病的幾率也減少。適用于上層水面的浮性飼料可更好地調控飼料的用量，因此可減少飼料的浪費。
3 擠壓與原料
    擠壓使得原料的選擇范圍更廣。可以用價格低廉且淀粉含量高的原料，通過擠壓生產高消化率和耐水性的飼料。但水產飼料生產中必須用高質量的原料，因為擠壓不能改變原料的質量，只能提高營養素的利用率。
    由于魚粉資源越來越少，價格也越來越高，因此水產飼料中特別是溫水魚飼料中魚粉使用量也逐漸減少，取而代之的是植物蛋白，如大豆蛋白，棉籽蛋白等或其它動物蛋白。另外由于經濟和風味的原因，特別是在鯰魚和羅非魚飼料上。溫水魚可以把碳水化合物當作能量來源。因此玉米是生產溫水魚飼料的重要原料。但是玉米的使用量必須在35%以下，因為玉米中高濃度的葉黃素會使魚肉的顏色也變黃。少量的油脂可以在制粒后添加，這樣只要可以用來減少灰塵，也可以改進顆粒的外觀。
    大豆對于冷水魚來說口味差了一點，但是研究表明，彩虹鱒魚飼料中用35%大豆可以替代其日糧的15%~18%的魚粉，鮭魚一般都飼喂至少50%的魚粉。最近的研究表明，魚粉可以被家禽的內臟和大豆所取代。隨著營養技術的進步，全脂大豆由于其高蛋白和高油脂含量可被利用于彩虹鱒的飼養或希望其更廣泛的應用于淡水魚飼料中。冷水魚不象熱水魚那樣以碳水化合物作為其能量飼料來源。而是以脂肪作為主要的能量來源。魚油是冷水魚飼料的主要能量來源。大豆油可取代一部分魚油作為能量來源，還可以作為部分必須脂肪酸來源。
4 擠壓生產的操作
    4.1 粉碎   粉碎的質量是生產高質量飼料的基礎。從擠壓條件考慮對原料的粒度要求是進擠壓機的原料不能包含大于擠壓機模孔直徑1/3的物體。大多數水產飼料擠壓時模孔直徑為φ2.0~4.0mm，所以粉碎機篩孔直徑選用φ1.0~1.5mm就能生產出高質量的膨化飼料。假如生產更小顆粒直徑的魚飼料，就需要更小的粉碎粒度以防止堵住擠壓機模孔。另外必須予以重視的是要加大吸風量（一般為正常吸風量的1.5~2倍）以提高物料的過篩能力，粉碎機下面的緩沖倉也必須有足夠大的自流角（最好70°以上），以防止高蛋白和高脂肪的原料結拱。
    4.2 調質與加水   蒸汽調質對于生產浮性膨化魚飼料是必需的。好的調質條件使得淀粉糊化、蛋白質變性、物料軟化和擠壓腔內摩擦的減小，這樣就可以提高產品的內在和外觀質量，減少機器的磨損和電力的消耗。擠壓時的調質溫度要達到90℃左右，才能生產出高質量的飼料。調質時間的長短取決于調質器的型號、飼料形狀和產品要求。
    蒸汽調質的同時也增大了飼料的膨化度，這對于生產高蛋白和高油脂的浮性魚飼料是理想的。但是對于生產小顆粒的沉性飼料卻是個問題。所以性能完善的擠壓機應在靠喂料端設有注水系統，而在靠出料端設壓力釋放系統。
    向擠壓腔內加水對于飼料膨化度和外表有著很大的影響。當需要生產沉性或膨化度小的飼料時，可在調質時減少蒸汽的加入量，其余水分通過注水補充，這樣可減少物料在機內的摩擦，降低物料溫度和成品的膨化度。擠壓腔里水分的添加量應依據原料的種類、含油量、蛋白質和纖維含量或所需飼料產品的沉浮性而變化。
    同樣在靠出料端進行壓力釋放也是控制產品膨化度和沉浮的有效手段。因為擠壓腔內的壓力在靠近出料處是最大，在相同情況下此處的壓力越大，產品出模后體積膨脹得就越大。因此通過壓力釋放的多少，就可控制產品膨化度和沉浮性。
4．3 擠壓機的操作
    擠壓機的結構獨特，工藝參數繁多且相互交叉影響，再加上飼料成分復雜多樣，因此有人說擠壓機的操作是一門藝術。換句話說，擠壓機操作的技術含量相當高。只有經過理論知識學習、生產技術培訓并具有一定實踐操作經驗的的人員才能生產出好的合格產品。一個未經培訓過的操作者即使操作一個昂貴的擠壓機也會生產出很差的產品，與之相反一個優秀的操作者加上一個好的配方即使用差的擠壓機也能生產出好的產品。
5 擠壓機的配套設備
5．1 產品的輸送
    剛從擠壓機出來的物料溫度高、水分大，非常松軟，并閃蒸出大量蒸汽。必須有合適的運輸方式以減少對產品的破壞和環境的影響。比較恰當的輸送形式是負壓氣力吸送和皮帶傳送兩種，前者更為常見，而不是普通的提升機輸送。另外必須吸走閃出的蒸汽或在機頭開孔以防止蒸汽凝結在飼料和機器上。
5．2 產品的干燥
    膨化后的產品需要慢慢的干燥。如果溫度太高或流動太快，則產品的內部水分不能從顆粒中心揮發出來。這樣水分就會在隨后的幾天里散發出來，最終導致飼料霉變。所以干燥時間、速度和溫度必須相互協調并控制好，干燥過程必須維持一定的料層深度和適當的翻動。，因此比較好的干燥設備是高效流化床干燥器和臥式帶式環流干燥器。
5．3 產品的后噴涂和冷卻
     干燥以后的產品可以進行油脂的后噴涂。這個優勢在于熱產品能夠很快的吸收油脂，使得顆粒的耐水性增強，魚飼料噴涂油脂后會更合魚的口味，且極大地提高了商品的外觀價值。但必須在油脂噴涂后進行冷卻，冷卻后的物料溫度不要高于周圍空氣溫度4℃，這樣才能保證打包后物料的安全儲藏。否則如果熱飼料直接打包的話，熱量不能及時散發，會加快脂肪的氧化，同時還會引起表面水分冷凝和霉變。
6 如何選擇擠壓機
    生產企業經常會問這兩個問題：“對于干法擠壓和濕法擠壓，單螺桿擠壓和雙螺桿擠壓，選擇哪個比較好呢”？這個問題沒有確切的答案。最好的回答是“要看其實際應用”。就擠壓出的飼料營養質量而言，無論其是用干法擠壓，濕法擠壓，單螺桿擠壓還是雙螺桿擠壓，其生產都沒有太大的區別。如果所用的加工條件和過程控制合適，那么每個方法都可以生產出優質的飼料。
    對于那些想嘗試擠壓技術的企業或公司來說在做出決定之前首先需考慮的問題是：企業或公司生產何種擠壓飼料，資金狀況，擠壓操作維護所需人員和技能，擠壓飼料的市場需求及企業發展規劃等。
    在作出使用擠壓技術決定后，企業或公司就必須了解擠壓機如下的詳細信息：擠壓機的類型，生產能力，擠壓機的適應性，擠壓機的操作，原始費用，操作費用，資金周轉空間，維持及維修費用，培訓項目，技術支持項目，客戶服務項目及銷售體系等。
7  結語
    為保證利用擠壓技術生產出好的水產飼料，需要包括擠壓機生產商、營養學家、質檢人員、操作工人和原料采購人員等在內的多方對擠壓技術和過程有較好的了解和協作，只有他們的共同努力才能真正生產出好的擠壓膨化水產飼料。
    參考文獻
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[6]過世東.水產飼料生產學[M].北京：中國農業出版社，2004.240~247


[ 本帖最后由 新飼料 于 2007-7-17 20:14 編輯 ]

compaq

好資料，樓主辛苦了。;1s:

dftn888

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rowe

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泰州劍客

感謝版主分享實用資料

飛鳥

一般很籠統吧。。。。。。。