[2006第2期]飼用全脂大豆擠壓加工的生產試驗研究

新飼料 · 發表于 2007-7-17 20:01:14

原載：《新飼料》雜志2006年第2期

金征宇
趙建偉

（江南大學食品學院江蘇無錫 214036）

全脂大豆（full fat soybean）是整粒大豆經加熱處理后的產品。Wisemn（1983）的研究表明，在幾種加熱處理中，以擠壓法所得全脂大豆的代謝能含量最高，為17.9MJ/kg；其次為烘焙大豆，為15.6MJ/kg；再次是微波處理的大豆，為15.4MJ/kg。據測定，膨化全脂大豆的綜合氨基酸的消化率為92.5%，賴氨酸的消化率為90.6%，故高于豆餅中這兩類氨基酸的消化率。全脂大豆的營養成分與生大豆類似，因經加熱處理，水分較低，其他成分則相對提高，但蛋氨酸仍顯不足。膨化大豆與其它原料的營養見表1。
表1 全脂膨化大豆與幾種主要原料營養比較

原料	水分/%	粗蛋白/%	粗脂肪/%	代謝能/（MJ/kg）
膨化大豆	8.0	38.0	18.0	17.9
生大豆	13.0	36.0	17.0	13.9
豆粕	13.0	44.0	3.9	10.65
國產魚粉	13.0	47.0	2.4	8.3
玉米	13.0	8.8	3.0	13.2

Cheva-Lsakaru和Tangtaweeipat（1995）比較了不同加工技術對肉仔雞的應用效果，認為擠壓膨化全脂大豆具有兩個優勢：一是對胰蛋白酶抑制因子有很好的破壞作用，破壞程度分別比蒸汽和干燥加工提高11.2%和74.5%；二是飼料轉化率明顯高于豆粕、蒸汽加工的全脂大豆和干炒加工的全脂大豆。
本文在實驗室試驗的基礎上，探討擠壓過程中擠壓機的結構、原料處理及擠壓主要工藝參數變化對擠壓效果的影響，以尋求較為恰當和穩定的加工工藝，同時使加工產量、質量得以提高。

1、材料與方法

1.1試驗原料與主要試劑

試驗原料：大豆與生豆餅均由浙江省海鹽縣通元飼料廠提供，其主要組成見表2。
主要試劑：均為分析純。
表2試驗用原料主要成分

名稱	水分/%	粗蛋白/%	粗脂肪/%	UA
原料大豆	10.5	38.99	18.5	6.40±0.12
生豆餅	13.0	48.0	5.85	1.42±0.02

1.2主要設備
135型干法擠壓機，部分零件經調整，模頭自制，帶外加熱。

1.3分析方法
粗脂肪：索氏抽提法
粗蛋白：微量凱氏定氮法
脈酶測定：GB8622一88
產量測定：實測（kg/h·臺）

2結果與討論
2.1螺桿壓力環對擠壓效果的影響
擠壓過程中，壓力環對物料起粉碎、限流和局部增大壓力的作用，它對擠壓工藝的穩定及產量的高低影響較大。本試驗采用生大豆（細粉碎全通φ2.5mm篩板、水分調至15.5%）與生豆餅（細粉碎全通φ2.5mm篩板，水分18%），分別在160±5℃與140±5℃下擠壓，以擠壓產品的脲素酶活力UA與產量為指標，考察了不同壓力環不同條件下的擠壓效果，結果見表3。
表3
壓力環排布對產品脲酶活性（UA）和產量的影響

原料	壓力環φ/ mm	UA	產量/（kg/h）
生大豆	135，130，135	0.073±0.01	324
生大豆	130	0.923±0.08	1080
生大豆	138	0.640±0.02	864
生豆餅	130	0.356±0.03	1210
生豆餅	138	0.160±0.01	1032

從表3可以看出，對全脂大豆的擠壓加工而言，壓力環的數量及直徑大小對擠壓產品的UA值與產量影響很大。在同時使用φ135mm、φ130mm、φ135mm三個壓力環時，盡管產品尿素酶活力很低，但其產量卻很小，且擠壓狀態不夠穩定，時有噴爆現象。改用一個φ130mm壓力環，由于對物料作用太小，故UA嚴重超標。選用一個φ138mm壓力環基本適中，雖UA仍超標，但可以通過其它參數的調整加以解決。在以下的試驗中壓力環均選用一只φ138mm，裝置在螺桿的中段。
對生豆餅擠壓，由于原料UA遠小于生大豆，故只使用一只φ130mm壓力環，UA也可達標。以下對生豆餅擠壓試驗均在螺桿中段裝一只φ130mm壓力環。

2.2螺桿組成對擠壓效果的影響
螺桿結構及螺桿之間的組合影響物料在擠壓過程中的滯留時間及受力大小。上述壓力環試驗是在5節單螺紋螺桿下完成的。為了考察螺桿組成對擠壓效果的影響，本研究在靠近模孔的第一節單螺紋用雙螺紋替代后進行試驗，其兩種不同螺桿組成的試驗效果見表4。
表4螺桿安排對UA及產量的影響

原料	螺桿組成	UA	產量（kg/h）
生大豆	5節單螺紋	0.563±0.04	926
生大豆	1節雙螺紋+一4節單螺紋	0.380±0.04	876
生豆餅	5節單級紋	0.356±0.03	1210
生豆餅	1節雙螺紋+一4節單螺紋	0.203±0.02	1154

結果表明，改用一節雙螺紋螺桿后，擠壓產量有所下降，但UA降低也較明顯。綜合質量與產量兩個方面考慮，還是以1節雙螺紋螺桿加4節單螺紋螺桿的組合較為適宜，并在以下的試驗中均采用這種排布。

2.3原料拉度對擠壓效果的影響
相同質量的原料，粒度不同導致物料的總表面積及物料的物理性狀均有差異，并使傳熱、傳質性能發生變化，這些因素均會影響物料的擠壓效果。表5是對整粒大豆、粗碎大豆（用6.0mm篩孔板破碎）、細碎大豆（用2.5mm篩孔板粉碎）以及粗碎豆餅、細碎豆餅分別擠壓的生產試驗結果。
表5物料粒度對擠壓效果的影響

原料	UA	產量/（kg/h）
整粒大豆	1.844±0.07	558
粗碎大豆	0.923±0.08	746
細碎大豆	0.380±0.04	876
粗碎豆餅	0.510±0.02	797
細碎豆餅	0.356±0.03	1210

注：全脂大豆擠壓溫度170±5℃，原料水分15.5%，生豆餅擠壓溫度140±5℃，原料水分18.0%。
結果表明，隨著物料粉碎程度的提高，抗營養因子受到擠壓作用更為完全。如全脂大豆經粗粉碎，擠壓產品UA，超標嚴重；但經細粉碎后，可達到國家標準的要求。
雖然細粉碎需增加電耗，但表4表明，隨著擠壓前原料粒度的減小，擠壓產量增加顯著。這就是說從整個加工過程來看，總電耗并非增加。此外，原料粒度的減小對機器的磨損也會降低。因此，實際生產中原料以細粉碎為好，當然這是以對目前使用的干法擠壓機作適當的調整為前提的。以下試驗中物料都經細粉碎處理。

2.4原料水分對擠壓效果的影響
表6物料水分對UA及產量的影響

原料	水分/%	UA	產量/（kg/h）
生大豆	13.5	0.56±0.04	766
生大豆	15.5	0.38±0.04	876
生大豆	18.5	0.26±0.03	1080
生豆餅	15.0	0.47±0.02	1056
生豆餅	18.0	0.356±0.03	1210
生豆餅	21.0	0.130±0.01	1344

從表6可以看出，入機物料水分含量的提高，有利于抗營養因子的鈍化及產量的增加。但原料水分過高，則擠出產品水分含量亦相應增大，不利于安全儲存。故建議大豆擠壓水分在15%左右而生豆餅擠壓水分在18%左右為宜。

2.5擠壓溫度對擠壓效果的影響
表7擠壓溫度對UA及產量的影響

原料	水分/%	擠壓溫度/℃	UA	產量/（kg/h）
全脂大豆	15.5	150±5	0.904±0.04	870
全脂大豆	15.5	170±5	0.38土0.04	876
生豆餅	18.0	140±5	0.356±0.03	1210
生豆餅	18.0	140±5	0.185±0.02	1296

由表7可以看出，生大豆、生豆餅分別在操作溫度170±5℃，140±5℃的條件下擠壓，所得產品UA即能達標。

3、結論

3.1對全脂大豆的擠壓加工，采用我們自制的孔模、帶外加熱器（2kW），選用一個φ138mm壓力環，第1節為雙螺紋螺桿、其余為單螺紋螺桿，原料經細粉碎（φ2.5mm篩板），調節原料水分至15%，在調水的同時加入0.5%添加劑，控制擠壓溫度在170±5℃，即可生產出UA＜0.4的全脂膨化大豆，其產量在800~1000kg/h（采用PHG-135型擠壓機）。

3.2對生豆餅的擠壓加工，設備條件除壓力環用φ130mm外，其余同（1）；原料亦經細粉碎，調水分18%，加入0.3%~0.5%添加劑，控制擠壓溫度在150℃左右，產品質量較佳，產量可達1000~1200kg/h。
4全脂膨化大豆不同添加量在肉雞飼料中的應用
為測試全脂膨化大豆喂飼肉仔雞的效果，使用擠壓膨化機加工全脂大豆粉，配制肉雞全價飼料進行飼料對比試驗。按47日齡試驗周期，按13%、20%、28%添加膨化大豆，考察其生長性能。試驗結果見表8。
表8肉雞飼養試驗結果

分組	雞數	平均體重/kg	總體重/kg	飼料費用/元	料肉比	飼養成本/（元/kg）
對照組（豆粕＋油）	104	2.360	245.47	977.94	2.068：1	3.98
添加13%全脂膨化大豆	108	2.253	243.33	918.31	2.048：	3.77
添加20%全脂膨化大豆	105	2.363	248.07	803.18	1.839：1	3.24
添加28%全脂膨化大豆	112	2.252	252.27	887.70	1.952：1	3.52

結果表明：膨化大豆組比對照組（豆粕+植物油）總重量增加，料肉比降低，其中以日糧中添加20%膨化全脂大豆粉的組中料肉比最低為1.839：1，對照組料肉比為2.068：1，而且這組中總飼料費用最低，生產每公斤肉雞的飼料成本3.24元，比對照組低0.74元，這樣飼養每羽肉雞飼料成本費可降低1.00元以上。從全脂膨化大豆在全價飼料中的添加比例來看，添加20%左右的膨化全脂大豆，可以完全取代豆油在飼料中的添加，而達到各種高能全價飼料的質量要求。