|
|
擠壓膨化工藝中原料的選擇與應用
采用擠壓膨化技術生產水產動物飼料在我國已有十多年的歷史，該技術的發展為水產飼料的生產帶來革命性的變革，同時在資源的開發上也越來越顯示出重要作用。飼料原料成分的選擇對最終產品的結構、質量、擠出難易度、營養價值、經濟效益以及需要時適應高水平脂肪能力影響極大。因此，選擇原料使配料價在最低位仍能保持高質量標準，并且加工費用最低，這樣的能力對每一位技術人員來說是一場挑戰。
1. 蛋白質資源
蛋白質成分是水產動物成長和維持生命所必需的一種營養素，也是水產飼料中最重要的成分，通常占配方的25％～50％，甚至更多。蛋白質資源可分為植物性蛋白、動物性蛋白和單細胞蛋白等幾大類。植物性蛋白源主要包括某些豆類籽實(大豆、蠶豆等)、油料作物籽實的加工副產品及糟粕類；動物性蛋白源種類甚多，它們是肉類、魚類和乳品加工廠的副產品或其它動物產品的統稱，在我國主要有魚粉、肉骨粉、血粉、蠶蛹、羽毛粉等；單細胞蛋白源也稱為微生物飼料，指有飼用價值的微藻、酵母、細菌等微生物。
植物性蛋白源與動物性蛋白源相比較各自有不同的特性。由于功能特性的影響，在擠壓膨化時，它們的表現不一樣。對植物性蛋白源而言，膨化過程中的熱、濕、壓力和各種機械作用，一方面降低飼料原料中的胰蛋白酶抑制劑、血球凝集劑、棉酚、環丙烯脂肪酸、芥子甙等有害物質的活性，殺死大部分乃至全部的有害微生物(如大腸桿菌、沙門氏菌等)；另一方面使蛋白質變性，打破原來的原子結構，氫和二硫化物的鍵重新排列，形成具有彈性的肉狀結構，新生基質含各種可溶物，可與淀粉基質相混，增強飼料穩定性和提高營養成分消化率。經過膨化的蛋白質，其分散性指數(PDI值)會有所下降，但對蛋白質含量無影響。糊化的淀粉與蛋白質進行物理結合，簡單的水抽濾法不能將這些蛋白質去除，故較難檢出，影響了蛋白質的分散性指數的測定值，但在水產動物的體內，糊化淀粉很容易溶解消化，從而釋放出被結合的蛋白質，使之被消化利用。
動物性蛋白擠出膨化時則不象植物性蛋白或淀粉那樣同其它成分結合或膨化，它們在結構上沒有什么作用，僅在提高增重性能上好于植物性蛋白。另外，在飼料中添加氨基酸效果也不明顯，原因之一是由于合成氨基酸吸收與蛋白質氨基酸受到約束，參與反應時，不能同時到達蛋白質合成現場，因此合成氨基酸合成蛋白質不能有效進行。二是因為蝦、蟹類水產動物攝食緩慢而飼料中合成氨基酸很快溶解滲出，當蝦、蟹類攝食時，其中合成氨基酸已溶解到水中。
所以，在使用蛋白質資源時要合理利用：第一根據水產動物品種、生長發育階段、生產產品的要求、目的，對飼料動物性蛋白質的要求，并考慮動物性飼料本身所含有的營養物質以及配合飼料的比例來決定其用量；第二動物性蛋白源所含有的營養物質雖能補充植物性飼料缺乏的“動物營養因子”，但價格較貴，不可能大量使用，而植物性蛋白加工時具有吸水性、彈性、凝固性及其它功能特性，因此兩者配合使用，可收到良好的效果。在制造工藝日趨完善的情況下，適當增加植物性蛋白源也未償不可。
2. 淀粉資源
淀粉是水產飼料中發現的主要碳水化合物形式，它在最終產品中起膨化和粘結的雙重作用。飼料中的淀粉水平由營養需要及所希望達到顆粒密度來確定。為保證飼料在水中的穩定性，下沉的水產飼料中淀粉含量最低要達到10％，而浮的最少要20％，增加淀粉的含量將提高膨化產品的膨化密度。在膨化工藝下，下沉的水產飼料有希望“膨脹”超過沖模孔10％～15％，浮的飼料將膨脹至少比沖模孔大50％。另外，達到希望的膨化密度的飼料需要淀粉量也受到水溶性和配方中的膨化蛋白質的影響，這些功能性蛋白的存在，會增進膨化和粘結特性并將降低需要淀粉的水平。
從經濟實用角度來看，小麥和小麥副產品是水產飼料最普遍的淀粉源，其它淀粉源包括玉米、大米、大麥和淀粉性食糧、豆科植物以及塊莖類(如馬鈴薯、甘薯等)。預熟化淀粉有時被在配方中利用，但低的操縱費用不足以抵消其高價格。根據某些水產動物生理特點，飼料中還不能含有過高的碳水化合物。比如鰻的消化管只為身長的0.52倍～0.82倍，若碳水化合物過量易引起鰻肝臟腫脹，但為了避免鰻料在水中流失，需以α－淀粉作為粘結劑，其使用量需視魚粉的物理性狀而定，一般α－淀粉使用量約為22％。碳水化合物過量還會使魚蝦因無法呼吸而影響其正常代謝，以致活力不佳，易受病菌侵襲。
3. 粗脂肪、粗纖維、粗灰分
在水產飼料中，粗脂肪不僅是重要的成分，而且是優秀的能源。根據其結構不同可分為真脂肪與類脂肪兩大類：真脂肪由甘油和各種脂肪酸構成，脂肪酸又分為飽和和不飽和兩類；類脂肪包括磷脂、固醇、蠟質、色素等。象不飽和脂肪酸、磷脂、固醇等正是水產動物所必需的，尤其甲殼類動物，其個體生長過程是通過周期性的蛻殼完成的，而體內的蛻殼激素是由膽固醇轉化而來的。它們自身對這些物質無法合成或合成能力很差，這需要通過外界添加才能彌補不足。脂肪資源包括各種動物脂肪(牛油、豬油)、禽脂、植物油、海生物油和來自所有資源的各種混合物。
擠出時，脂肪提供光滑性和可塑性，其水平的高低對產品質量影響不同。如果飼料中淀粉含量高而脂肪含量低于12％，那么要得到非膨化、完全煮熟的產品是非常困難的；另外，脂肪來源也對膨化率有影響，作為特殊成分的組分所提高的物料脂肪比添加純或近乎純的脂肪對膨脹的影響有減少的趨勢。例如15％的脂肪添加，用全油Canda油添加，在終產品相同的脂肪水平下對膨脹的影響要小。膨化后飼料的游離脂肪酸含量有所提高，再加上低密度的膨松結構，使脂肪易氧化，故在飼料或油脂中添加抗氧化劑很有必要。
直到現在，人們僅僅根據水產動物的生理特點和營養需求來確定配合飼料中粗纖維含量，并把它定得很低，多數在5％以下，有的甚至在1％左右。而加工工藝對其的影響還未引起足夠的重視。粗纖維中含有纖維素、木質素和半纖維素等，多是構成植物細胞壁和細胞間質的成分，其中也包含有部分可利用的脂肪層、蛋白質、半纖維素類和糖類。膨脹時，由于濕、熱、壓力和剪切作用，使細胞間及細胞壁內各層木質素熔化，使部分氫鍵斷裂，結晶度降低，高分子物質發生分解反應，原有的緊密結構變得膨松，釋放出部分被包圍、結合的可消化物質，擴大了飼料的消化面積，從而提高了這部分飼料的消化利用率。因此可適當放寬飼料中粗纖維的允許值，降低原料成本。
灰分含量是由結合到日糧中的各種微量元素水平的營養成分來決定。某些甲殼類水產動物對鈣磷需求甚多，這就要通過添加一些礦物質來補充。目前磷源的市售品品種特性不一，只有磷酸二氫鈣(一水鹽)可作為水產飼料首選磷源，其它如磷酸鈣以及價廉但含氟量不詳的磷礦粉等磷源因不溶于水、生物學效價低而不能做水產動物飼料的磷源。磷酸氫鈣性質穩定，略溶于水，可在磷酸二氫鈣供貨不足時用于水產飼料，但應增加其用量，以補利用率的不足。下沉的水產飼料，灰分含量是相當高的，應當考慮它們對抗壞血酸破壞的影響。
4. 微量飼料成分
作為飼用的微量元素添加劑的來源很多，有氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽與氧化物等，但最常用的為氯化物與硫酸鹽，兩者相比，硫酸鹽的吸收利用率一般較高。而氧化鐵幾乎不能被利用，氧化銅利用率也比硫酸銅差，只有錳、鋅、鎂的氧化物具有較好的利用率。作為碘的來源，碘化鉀吸收利用好，但穩定性差，而碘酸鈣、碘酸鉀則比較穩定。另有研究表明，要提高VA留存率，最好采用氧化鋅或碳酸鋅及碘酸鉀加五水硫酸銅這一最佳配伍，而氧化鋅不適合水產動物。金屬氨基酸螯合物是近年來發展起來的一種新型飼料添加劑，它與維生素、抗生素等無配伍禁忌，可起到補充微量元素及氨基酸的雙重作用，降低飼料消耗，提高飼料轉化利用率。但因目前生產的產品成本高，價格昂貴，制造工藝還不完善，特別是尚未形成一套比較成熟的產品質量指標及其定量檢測方法，故還不能廣泛應用，今后仍需深入研究。所以在選擇微量元素添加原料時，首先要精確掌握各種微量元素的需要量，再選擇使用效果好、質優價廉、安全可靠的制劑并了解這種元素在這制劑中的含量，確定其用量，最后要注意添加元素之間的相互關系(拮抗、協同)。例如鋅、錳、銅的吸收利用就受飼料中鈣含量的影響，也就是說高鈣不利于鋅、錳吸收。當飼料中分別添加單劑量的鋅或鐵，不能提高鋅的吸收和沉降效率，只有當鋅、銅、鐵同時添加時，才可提高鋅的吸收與沉降效率，但鐵的吸收率下降。
維生素是微量成分中的重要種類，它屬生物活性化合物，一般對其所處的物理及化學環境非常敏感。而擠出烹煮時的高溫、壓力、磨擦、濕度、汽熱時間以及飼料構成等因子能極大地影響維生素穩定性。因此，只有通過精心選擇原料，調整飼料配方，才使得各類維生素的損失減少或完全避免損失。
配方維生素的水平應考慮下列幾種因素的選擇：①超量利用。除上述提到的儲存、加工損失外，還有維生素添加劑本身的含量偏差、生產時稱量誤差、物料殘留及誤操作引起的加工誤差、檢驗測定時的分析誤差等等。同時也應考慮飼料中的某些微量元素的添加量對其影響，比如高劑量的鐵和銅，就要增加VA、VD、VE、VK、VB12和VC的供給，以消除其造成它們分解破壞的影響；硒可部分取代VE的作用；鈷元素充足時，VB12的需要量減少，相反VB12充足時可不補充鈷元素；色氨酸和煙酸可相互轉化取代等等，因此，在保證有效利用值的基礎上需超量添加；②利用熱穩定形式。可將維生素制成相應的穩定衍生物，如將VA、VD3制成微粒膠囊，改善其在不利條件下的穩定性。最近對抗壞血酸穩定性的改變，已大大減少超量使用的需要量，穩定的形式如L－抗破壞－2－多磷酸(ASPP)在擠出和儲存，甚至在與微量元素接觸時超常穩定。還可將脂溶性或水溶性維生素用適宜的吸附劑吸附后制成提高穩定性和流動性良好的干燥粉劑，比如將維生素E醋酸酯、維生素K3、葉酸等易于解除變化的維生素用中性或偏堿性的吸附劑(氧化鎂、二氧化硅、磷酸氫鈣等)制成相應的穩定型制劑，可防氧化和便于使用；③熱噴涂添加維生素。例如維生素用脂肪包被噴涂在擠出水產飼料上，已廣泛用以避免損失，這一實踐在保持維生素的穩定性，甚至在改善儲存時，都是相當有影響的。
生產時，人們常常在飼料中添加用以引誘和促進水產動物攝食的一類物質，即適口性調味劑包括動物脂肪、植物油、大蒜、洋蔥、糖、脫脂干奶粉以及氨基酸、魚肝油、核苷酸等有機物，這種物質對水產動物的視覺、味覺和嗅覺產生物理或化學的刺激作用而引誘其攝食。若在植物性飼料為主的飼料中加，可改善適口性，又可代替部分動物性蛋白源，降低飼料成本，提高養殖經濟效益。有時，為了人們的喜好而不是動物自身的選擇，在水產飼料中還添加顏料和色素。甲殼類水產動物飼料中若膽固醇量補給不足，則會影響其正常生長，但如果在飼料中添加0.1％～0.15％蛻殼素也可起到促生長作用；另外，水產飼料在儲存過程中，其所含有的油脂或脂溶性維生素等在空氣中易被氧化或受潮變質，所以有必要添加抗氧化劑和防霉劑：前者常用的有丁基化羥基甲氧基苯(BHA)、乙氧基喹啉、乙二胺四乙酸及其鈉鹽或鈣鈉鹽等；后者有丙酸鈉、丙酸鈣等。抗氧化劑與磷酸和檸檬酸等有機酸混合使用，可提高抗氧化劑的效果。
總之，在深入研究水產動物營養需求的基礎上，要不斷完善飼料配方和加工工藝，使營養成分得到最佳利用，各種活性成分破壞最小，抗營養因子降低至最低；節約利用各種昂貴蛋白，積極開發使用外源酶，促進植物性飼料源中各種營養成分的釋放及吸收利用；根據中國國情，針對人們低成本特種養殖，可發展各種添加劑以求節糧型生產。
水產飼料水中穩定性是指飼料在水中浸泡一定時間后，保持組成成份不被溶解和不散失的性能。一般以一定時間內飼料在水中的散失量與飼料質量之比的百分數（即散失率）表示，也可用飼料在水中不潰散的最少時間表示。技術上魚飼料水中散失率小于20%（浸泡30min），對蝦飼料水中散失率小于12%（浸泡2h），同時，要求飼料在浸泡的過程中表面形成一種保護膜，使料中的水溶性元素不被溶失。否則，容易造成飼料的浪費，水體的污染，消化吸收的障礙和餌料系數的提高。因此，飼料的水中穩定性是評價漁用飼料的一項重要指標。本文筆者就如何提高水產飼料水中穩定性予以介紹，僅供業內人士參考。
提高水產飼料水中穩定性的措施
1.科學的配方與營養控制
1.1 合理的選擇原料 研究表明，水產飼料原料的組成與配比對飼料水中穩定性的影響較大。一些原料可提高飼料水中穩定性，它們在飼料配方中所占的比例大，產品的水中穩定性就好。據報道，常用原料的水中穩定性由強到弱依次為面粉-棉籽粕-小麥-魚粉-菜籽粕-豆粕-蠶蛹-麩皮-玉米黃粉-玉米-米糠。當然，同一種原料，由于不同品種來源和不同原料處理方式，其最終產品的耐水性也有所差異，有人對三種典型的菜粕進行實驗，發現三者的耐水時間分別為25min 、50min、150min；用微波、烘烤和擠壓三種方法制得全脂大豆粉，其中以擠壓的效果最好，此外，原料的新鮮度、蛋白質原料及種類也是影響顆粒質量的重要因素。一般新鮮優質的原料黏結能力強，制出的飼料耐水性好，特別是蛋白質飼料，如魚粉、花生粕等；含天然蛋白質較高的原料生產的顆粒質量高，研究發現，動物性蛋白原料比植物性蛋白原料制粒效果好，因此，在成本允許的情況下應盡量多使用動物性蛋白質原料。
1.2 適宜的淀粉、粗纖維和水分含量 淀粉在高溫、高濕的條件下，容易糊化，利于黏結，是影響水產飼料水中穩定性的重要原料之一。由于漁用飼料蛋白質水平要求高（25%-45%），所以對淀粉類原料的用量有一定的限制 。在生產中用適量的面粉代替傳統的黃粉等原料，可受到良好的效果。由于粗纖維粘性差而影響顆粒的硬度和成形率，水產飼料中粗纖維含量應控制在3%-5%，可提高飼料的耐水性；原料中的水分，不但影響粉碎的質量和產量，而且也制約著制粒的效果，一般壓粒前的原料含水量控制在12%-13%。
1.3 粘合劑的使用 目前，市場上使用的粘合劑的種類有很多，但不同的粘合劑，使用效果有所差異。選擇粘合劑時應注意：①考慮養殖動物的食性及對餌料水穩定性的要求。一般攝食緩慢的魚蝦需較高的水穩定性，而攝食快速的魚蝦需較低的水穩定性；②考慮粘合劑的性質、適用量和成本；③考慮粘合劑與飼料之間的互作效應，看其是否會破壞營養成分。如當有二價、三價陽離子存在時，羧甲基纖維素、褐藻膠等就會發生沉淀而降低粘力；④考慮粘合劑的營養價值和對魚蝦的生長和存活率的影響等。實踐表明，農副產品類粘結劑（如小麥谷蛋白、大米面筋、α-淀粉等）粘度高，易制取，已廣泛用于水產飼料；凹凸棒土、膨潤土粘合性較好且含有一定量的礦物質元素，可適用于水穩定性低的廉價飼料；pva、hj-1、cmc等化學合成的高分子粘合劑具有較強的粘結力，可用于生產對蝦等特種水產飼料；沿海地區使用新鮮褐藻類、新鮮小魚蝦漿等，也很經濟有效
2. 先進的加工技術與工藝
2.1 掌握好粉碎粒度關 粉碎粒度決定著飼料組分的表面積。粒度細，表面積大，吸收蒸汽快，有利于調質，顆粒粘結性好，硬度高，水中穩定性強。一般要求所有的漁用飼料原料的粉碎粒度應全部通過40目標準篩，60目標準篩篩上物不大于20%，而對蝦原料要求全部通過60目標準篩。生產上若使用錘片式粉碎機，多選擇篩孔直徑為0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm的篩片；若采用“循環粉碎”工藝或微粉碎加上分級器來降低粉碎粒度，效果更好，同時為避免原料微粉碎后，流動性差，在配料倉中結拱和粉塵漫揚，可采用“先配料后粉碎”的加工工藝。
2.2 控制好調質關 飼料廠多采用蒸汽進行調質，即直接將蒸汽通入配制好的物料進行水熱處理。因此，控制好喂料的速度，選擇好調質的時間、溫度、壓力和水分至關重要。
2.2.1喂料的速度 進料速度的快慢，影響原料中淀粉加熱糊化的時間。進料速度快，產品產量大，原料淀粉糊化時間短，粘結力差，產品水中穩定性低；減慢進料速度，產量降低，但淀粉糊化充分，顆粒料的耐水性提高。對額定產量在1-2 t/h，用?2.0的環模的制粒機，產量可控制在0.8-1.0t/h，電機轉速調節在300-400r/min為宜。
2.2.2 調質的時間 在一定范圍內，調質的時間越長，原料中淀粉的糊化度越好，粘結性越高，飼料的質量就越好。飼料廠可采用二道、三道等多道調質器或雙軸漿葉調質器來增加調質的時間。有的飼料廠采用制粒后熟化調質，即將制粒后的熱顆粒飼料用后熟化設備進一步保溫，讓其淀粉充分糊化，蛋白質充分變性，同時使前期產生的裂紋再次糊合，顆粒飼料表面的淀粉完全糊化硬結，并形成一層保護膜，從而提高水產飼料的水中耐水性。
2.2. 3調質的溫度 調質的溫度越高，飼料的耐水性越好，但溫度太高（達100℃以上），熱敏感飼料（脫脂奶粉、白糖等）粘度增大，易導致模孔堵塞，而且影響產品的外觀質量。在生產中應根據原料的特性和飼料水中穩定性的要求選擇適宜的溫度，通常漁用飼料控制在80℃-95℃為佳。
2.2.4調質的水分 調質的水分具有潤滑和糊化的作用。要生產高質量的水產飼料，物料中需加入適宜的蒸汽（水分）。研究發現，混合粉料的水分含量對飼料水中穩定性影響極顯著。在允許范圍內，原料水分越大，產品耐水性越好，但水分太大，易引起模孔堵塞，且增加了顆粒料干燥的難度。一般原料入模水分含量應控制在16%-19%。
2.2.5 調質的壓力 制粒時，蒸汽壓力對顆粒料水中穩定性影響較大。一般壓力越大顆粒飼料耐水時間越長。但從鍋爐安全生產和降低能耗方面考慮，其蒸汽壓以采用0.35mpa-0.4mpa為宜。
2.3 把握好制粒關 目前應用最廣泛的顆粒飼料機為環模壓粒機和平模壓粒機。飼料廠應根據不同水產飼料的要求、原料的特性及加工工藝等合理的選擇環模，調整模輥間隙、切刀位置等。有條件的飼企業亦可用重復制粒工藝來提高飼料的水中穩定性。
2.4 調控好冷卻關 冷卻即降低制粒后的溫度和濕度。冷卻好的飼料硬度增加，能有效阻止水分的進入，同時水分降低可使顆粒飼料在水中穩定性增強。通常水產飼料剛排出冷卻器的溫度比室溫高6℃-9℃，冷卻后的水分為12%-12.5%。生產中應根據物料、顆粒的特點及冷卻器的種類選擇合適的冷卻時間和空氣量。
此外，條件好的飼料廠可采用膨化顆粒飼料機生產水產飼料，以提高其水中穩定性。 |
|
[復制鏈接]
IP卡
狗仔卡
發表于 2007-9-27 17:30:33
QQ好友和群
QQ空間
收藏
轉播
分享
淘帖
支持
反對
提升卡
置頂卡
沉默卡
喧囂卡
變色卡
搶沙發
顯身卡
京公網安備 11010802025824號