特别关注——原料膨化技术和应用

ppzhangoo

　　编者按 挤压膨化技术在我国饲料工业中的应用虽然起步晚，但发展速度却非常快，应用范围也比较广，甚至成为目前饲料加工中重要的技术手段。但如何科学合理、长期稳定地运用好挤压膨化技术和设备，使其发挥最大的效益和作用，仍然是一个困惑诸多饲料企业的技术难题。为此，《新饲料》杂志社与北京现代洋工机械发展有限公司共同合作在2011 年第4 期协办“特别关注”栏目，邀请行业专家、企业生产负责人共同探讨原料膨化技术和应用，以期为饲料工业的同行提供有益的参考。

如何选择原料膨化机

　　作为饲用的原料膨化基本上使用单螺杆膨化机，单螺杆膨化机按照物料进入挤压机筒前是否经蒸汽调质分为干法膨化机和湿法膨化机。若经蒸汽调质，则为湿法工作模式；反之，则为干法。由于干/ 湿法两种工况生产时物料进入机筒的性状不同，湿法进入机筒是湿热的软物料，干法进入机筒是生冷的硬物料，因此对主轴系及挤压螺旋的配置要求也不同。一般干法机配上蒸汽调质系统可以湿法生产，效率会提高，但不如专用的湿法机型效率高；湿法机型干法生产时要考虑生硬物料对轴系的冲击，对某些物料可以干法生产，但效率会降低，对某些物料则不适用。换言之，干法机配上调质可以湿法生产，而湿法机不一定能干法使用。
　　从目前的市场情况来看，单螺杆膨化机大部分是用来做大豆玉米等单一原料或玉米豆粕按比例掺混的简单复合原料膨化，究竟是选择干法还是湿法生产方式要参考以下条件。
　　膨化大豆粉原则上只要有蒸汽条件，都应该用湿法生产。湿法生产效率高，同功率情况下，湿法膨化大豆粉比干法高出一倍以上。湿法膨化控制尿素酶活性更稳定，可以精确地控制在0.02 ～ 0.2 之间。干法膨化大豆粉尿素酶活性波动大，易出现熟化度不均匀。湿法膨化大豆粉水分可以精确控制在9% ～ 11%左右，而干法产品水分仅在7% 左右，干耗引起生产成本大幅度增加。膨化大豆粉自用，量又不高时建议用干法，对产品的含水率不敏感，干法机较合适。如大豆粉用于销售，推荐使用湿法机型，首先是效率比干法高很多，生产成本明显低于干法；其次，成品含水率较易掌握。部分地区要求有干法膨化大豆粉产品，则可停汽生产，同样能满足要求。
　　饲用膨化玉米( 或玉米豆粕混合物) 用干法湿法均可以生产，要根据产品的用途来确定用干法或是湿法膨化。对于普通膨化( 淀粉糊化度85% 左右，容重350g/L ～ 380g/L)，湿法比干法提高效率约50% 左右，所以有条件宜用湿法。但如果做高膨化度产品( 容重100g/L ～ 250g/L)，只能干法生产方可达到。干法膨化玉米，膨化度可调节的范围较宽，可以达到很高的膨化度，能满足多种需求。
　　此外，棉粕、菜粕、蓖麻粕脱毒宜用湿法。膨化血粉、鱼粉干法湿法均可。
　　以上介绍的是选择单螺杆膨化设备工作方式的一些基本原则，动力条件、蒸汽条件等也是制约选择机型的重要因素。( 北京现代洋工机械科技发展有限公司/ 李芝银总工程师、博士)

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　　膨化加工改变原料成分

　　膨化技术的应用已有近百年历史。膨化是综合了水、压力、温度和机械剪切的作用完成的。膨化熟化中，机镗内温度可达90℃～ 200℃，膨化延续时间在2s ～ 30s 范围。膨化产物会发生一系列物理、化学变化，诸如淀粉糊化、蛋白质变性以及酶类、有毒成分和微生物的失活等。其结果通常会提高膨化饲料产品的养分消化率，降低一些抗营养因子含量，还会减少饲料携带细菌和粉尘的数量，改善饲料的适口性，增进颗粒饲料的稳定性和耐藏性。从而使得饲养的动物，特别是幼年动物的生产性能和饲料效率得以改进。
　　一般地说，温和的膨化条件可以提高植物蛋白的消化率，这是由于蛋白变性或一些蛋白酶抑制因子失活的缘故。但是，在激烈的膨化条件下，蛋白质和氨基酸的消化率也可能下降，因为赖氨酸可与糖发生美拉德反应，也可与其他化学键发生反应，降低氨基酸消化率。膨化通常使脂肪含量下降，因为脂肪可生成直链淀粉- 脂肪复合物而使溶剂浸出效率下降。膨化可以改变膳食纤维的含量、改善纤维消化率和增加消化能。膨化对矿物质和维生素的影响颇受关注。一般地说，植物性饲料中矿物质的利用率是受植酸含量影响的。矿物质利用率因膨化而略有下降，这是因为膨化过程中的高温高压使植物性饲料中植酸酶失活的缘故。膨化通常使维生素含量下降，动物营养学家建议，膨化加工的饲料，其维生素添加量应当为原配方中的120% ～ 150%，或使用如稳定化维生素C 之类的耐热维生素。
　　膨化加工最令人兴奋的功能或许就是破坏抗营养因子，诸如生大豆中的抗胰蛋白酶(trypsin inhibitors，简称TI)、棉籽中的棉酚和菜籽中的芥籽甙。T I 抑制蛋白质分解，使消化道内未消化的蛋白质增加，从而减少氨基酸生成，抑制代谢能释放和脂肪代谢，降低蛋白质消化率。膨化加工后，大部分T I 被破坏。膨化的温度、水分、设备配置、滞留时间、模孔大小等因素都会影响T I 破坏的程度。多数研究表明，膨化大豆日粮可以改善猪、特别是哺乳仔猪的增重和饲料效率。这是因为哺乳仔猪对饲料传播的细菌更为敏感，其肠道酶活力也较低，膨化加工过程可减少猪饲料的细菌数、打碎脂肪颗粒而提高脂肪酶的可利用性，从而改善大豆脂肪的利用，增加日粮能量。( 美国大豆协会国际项目/ 程宗佳博士)

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挤压膨化加工对饲料原料的作用

　　单螺杆挤压机主要靠物料与机筒内壁之间的摩擦力而沿着螺头的螺旋线向前推进，因此受物料的摩擦特性影响较大，如果摩擦力不够，就不能向前推进；或物料特性发生变化操作就不太稳定。双螺杆挤压机由于双螺杆之间的啮合作用，使得物料主要靠螺杆来推进物料，而沿着2 个螺杆之间的螺槽稳步向前而不需要靠与筒内壁的摩擦作用，因此内壁可以光滑，对那些摩擦系数小的物料就可进行加工，如物料水分高、含油量高、粘度大的物料，且物料流量稳定，一般不会出现堵机、断流或大的波动，生产和产品质量稳定可靠。

　　一定操作条件下的挤压不仅能有效地使大豆中的抗营养因子如抗胰蛋白酶、脲酶等失活，而且其高温、高压、高剪切的瞬时作用有利于蛋白质变性、淀粉糊化、大豆油细胞破裂，从而使三者的消化率提高。许多研究表明挤压可显著提高大豆的饲养价值。如全脂大豆经膨化后蛋白质及氨基酸的消化率明显高于生大豆；膨化使大豆代谢能含量显著提高，无氮浸出物、粗脂肪和蛋白质的消化率也分别提高，另外挤压全脂大豆与传统的豆饼( 粕) 加油脂的饲料相比，不仅在饲养效果上具有优越性，在饲料加工中也克服了添加油脂对生产设备的要求及产品质量的影响。利用挤压膨化加工羽毛，就使羽毛在消化率达到饲用要求的同时( 胃蛋白酶的消化率＞75% )，各种氨基酸生物学效价与高压水解羽毛粉无差异。挤压膨化加工能明显降低米糠中游离脂肪酸的含量，提高米糠贮藏性，防止其变质。此外，挤压膨化对蓖麻粕、田菁籽粉等的作用表明其是一种非常有效并可以实现工业化生产的加工方法。( 江南大学食品学院/ 金征宇 谢正军)

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膨化工艺对原料的影响

　　膨化技术是当前提高饲料利用率、提高饲料养分浓度、提高规模化养殖猪场饲养效益最有效、最安全和最方便的途径。

　　膨化工艺对原料的影响：干法膨化时原料仅在机械能的作用下通过螺杆、剪切板和膨化腔内壁时挤压膨化。干法膨化会造成原料不均匀，尿酶活性不易控制；原料易局部受热，发生焦化现象；油脂附于物质表面，易散失；香味散发快，养分损失快；原料更容易“熟”过头，而产生“美拉德”和“交连”反应，降低其营养价值。湿式膨化工艺结构复杂，附有精确的测量系统，仅一个膨化腔就50 多个部件，配置调整以毫米计算。湿式膨化处理原料均匀，尿酶活性控制稳定；膨化大豆时油脂返浸于豆粉内部，这样油脂损失大大降低；原料香味持久，养分损失慢；能效高，非常有效的避免原料“熟”过头，从而保证营养成分的不流失和充分利用。膨化产品促生长的机理：蛋白变性裂解、淀粉糊化，有利于酶的作用，脂肪活化、体积变大，有利于溶性成分溶出，提高营养物质的吸收率，降低抗营养物质的含量，有利于肠道的健康发育和活性物质的作用；杀灭致病菌，提高卫生指标；改善饲料风味。

　　挤压技术在国外是加工特种动物饲料、水产饲料、早期断奶仔猪料及饲料资源开发等方面发展速度最快的饲料加工新技术。膨化技术在我国饲料工业中的应用始于20 世纪90年代，随着膨化技术的成熟、膨化设备的生产能力及膨化工艺的进一步提高，膨化技术和膨化产品必将在我国畜牧养殖中得到广泛的应用。( 郑州大成膨化饲料厂/ 张良玉)

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很好，很强大，其实我是想下点东西先