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技術(shù)文章
膨化技術(shù)與飼料生產(chǎn)過程控制
閱讀：3767 發(fā)布時間：2015-1-14
1膨化加工的基本原理飼料生產(chǎn)中應(yīng)用的膨化工藝
其主要設(shè)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(nèi)部的機械摩擦，物料被強烈地擠壓、攪拌、剪切，其結(jié)果物料被進(jìn)一步細(xì)化、均化。隨著壓力的逐漸加大，溫度相應(yīng)升高，在高溫、高壓、高剪切條件下，物料的物性發(fā)生變化，由粉狀變成糊狀，淀粉糊化，蛋白變性，纖維質(zhì)部分降解、細(xì)化，致病菌被殺死，衛(wèi)生指標(biāo)提高，有毒成份失活。當(dāng)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)疏松、多孔、酥脆，且有較好的適口性和風(fēng)味。
2膨化工藝及膨化產(chǎn)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(chǎn)生的熱量，或由于送進(jìn)膨化腔的直接蒸汽，或送進(jìn)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(huán)境下吸水膨脹，質(zhì)構(gòu)軟化，在機械力的作用下潰散、細(xì)化、均化，細(xì)胞壁破裂，分子結(jié)構(gòu)被打散，淀粉糊化，蛋白質(zhì)變性。物性發(fā)生質(zhì)的變化。所以，螺旋擠壓式膨化機又有“連續(xù)式蒸煮器”之稱。
2．2生化反應(yīng)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?fàn)I養(yǎng)和抗飼養(yǎng)成分，在一定水分和一定溫度條件下，這些活性物質(zhì)逐漸部分失去活性，削弱了對飼養(yǎng)動物消化系統(tǒng)中內(nèi)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(huán)境污染。從生化過程看，擠壓膨化機又是“生化反應(yīng)器”。
2．3高溫短時的殺菌脫毒過程擠壓膨化過程的zui高溫度可達(dá)（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(wèi)生指標(biāo)，而且可使各種有害因子和酶失活，提高了飼料的品質(zhì)。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(xué)穩(wěn)定性，保質(zhì)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(zhì)的各種因素，延長了保質(zhì)期。
2．5zui有效地改善物料品質(zhì)擠壓膨化加工，高溫殺菌，提高了衛(wèi)生指標(biāo)；水熱處理，使多種抗?fàn)I養(yǎng)因子和抗飼養(yǎng)因子失活。高溫高壓使物料物性產(chǎn)生質(zhì)的變化，飼料品質(zhì)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(yè)劃時代的變革。飼料膨化技術(shù)，理想蛋白質(zhì)體系，生物系效價體系，以及信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分子生物學(xué)的應(yīng)用，使飼料工業(yè)跨入了蓬勃發(fā)展的新時代。
2．6廣泛的工藝適應(yīng)性僅就飼料工業(yè)領(lǐng)域來看，擠壓膨化工藝可謂靈活多變、應(yīng)用廣泛。擠壓膨化工藝不但可改善多種常規(guī)飼用原料的飼養(yǎng)品質(zhì)，而且可將大量的非常規(guī)物料加工成的飼用原料。其中包括野生植物、農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品、畜禽屠宰廢棄物、飼養(yǎng)場的畜禽糞便等?？缮a(chǎn)各種不同規(guī)格、不同品質(zhì)的畜禽料、水產(chǎn)料、寵物（包括動物）料。工業(yè)糟渣脫水后經(jīng)擠壓膨化處理，可直接用作飼用原料；作為輔料，用于生產(chǎn)發(fā)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zui有效的工藝手段。
2．7高品位的產(chǎn)品特性擠壓膨化產(chǎn)品富有多種高品位特性：均勻、致密。經(jīng)配料混合的原料，進(jìn)入擠壓膨化工段，全程處于被擠壓、攪拌、剪切、熔融的環(huán)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(chǎn)品質(zhì)構(gòu)的均勻、致密，都優(yōu)于環(huán)模制粒產(chǎn)品。疏松多孔，密度可控。膨化產(chǎn)品的這一特性，zui能適應(yīng)水產(chǎn)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(diào)整。成形的諸多因素得到滿足。疏松多孔的結(jié)構(gòu)吸附表面積大，可吸附大量的液體添加劑，便于營養(yǎng)組分的補充和風(fēng)味的調(diào)整。適口性和風(fēng)味。擠壓膨化物經(jīng)冷卻后質(zhì)構(gòu)疏松酥脆，各種組分所產(chǎn)生的復(fù)合產(chǎn)物，以及由于高溫所產(chǎn)生的美拉德反應(yīng)，所有這些因素都構(gòu)成了膨化產(chǎn)品優(yōu)于原混合物料的適口性和特殊的風(fēng)味。這些特性誘使飼養(yǎng)動物采食，提高其采食量和飼養(yǎng)效果。這*不同于在混合物中添加誘食劑，誘食劑往往帶來負(fù)面效應(yīng)。
2.8可生產(chǎn)特型料根據(jù)用戶要求,改變模具設(shè)計,可生產(chǎn)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、動物料等。這是環(huán)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(jīng)歷擠壓膨化過程后，其物化性質(zhì)以及某些成分的生物活性發(fā)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(yǎng)成分的損失?，F(xiàn)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(tuán)塊。結(jié)構(gòu)緊密，吸水性差。淀粉由調(diào)質(zhì)器到膨化機，經(jīng)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(jié)構(gòu)受到破壞，分子鏈結(jié)被打開，顆粒進(jìn)一步崩潰，形成膠態(tài)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(fēng)味得到提高。淀粉的糊化與溫度有關(guān)，溫度不同糊化程度（即糊化度）不同。消化系統(tǒng)發(fā)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(chǎn)類動物，對原淀粉吸收能力差，飼料的糊化度也應(yīng)高些。
因此，用擠壓膨化機生產(chǎn)水產(chǎn)料，應(yīng)優(yōu)于環(huán)模制粒機生產(chǎn)的料，因為環(huán)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(jié)劑。糊化的淀粉分子相互交聯(lián)，形成網(wǎng)狀的空間結(jié)構(gòu)，在瞬間膨化后失去部分水分，冷卻后成為膨化產(chǎn)品的骨架，使產(chǎn)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(jié)構(gòu)。一定配方的原料，如淀粉含量高，則容易膨化，產(chǎn)品密度小。而所含淀粉中，若支鏈淀粉含量高，則產(chǎn)品膨化度大，密度小。水產(chǎn)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(xiàn)這種要求。變性淀粉含量高的產(chǎn)品，吸水速度慢，持水時間長，這同樣是水產(chǎn)飼料應(yīng)具備的重要特性。
其主要設(shè)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(nèi)部的機械摩擦，物料被強烈地擠壓、攪拌、剪切，其結(jié)果物料被進(jìn)一步細(xì)化、均化。隨著壓力的逐漸加大，溫度相應(yīng)升高，在高溫、高壓、高剪切條件下，物料的物性發(fā)生變化，由粉狀變成糊狀，淀粉糊化，蛋白變性，纖維質(zhì)部分降解、細(xì)化，致病菌被殺死，衛(wèi)生指標(biāo)提高，有毒成份失活。當(dāng)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)疏松、多孔、酥脆，且有較好的適口性和風(fēng)味。
2膨化工藝及膨化產(chǎn)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(chǎn)生的熱量，或由于送進(jìn)膨化腔的直接蒸汽，或送進(jìn)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(huán)境下吸水膨脹，質(zhì)構(gòu)軟化，在機械力的作用下潰散、細(xì)化、均化，細(xì)胞壁破裂，分子結(jié)構(gòu)被打散，淀粉糊化，蛋白質(zhì)變性。物性發(fā)生質(zhì)的變化。所以，螺旋擠壓式膨化機又有“連續(xù)式蒸煮器”之稱。
2．2生化反應(yīng)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?fàn)I養(yǎng)和抗飼養(yǎng)成分，在一定水分和一定溫度條件下，這些活性物質(zhì)逐漸部分失去活性，削弱了對飼養(yǎng)動物消化系統(tǒng)中內(nèi)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(huán)境污染。從生化過程看，擠壓膨化機又是“生化反應(yīng)器”。
2．3高溫短時的殺菌脫毒過程擠壓膨化過程的zui高溫度可達(dá)（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(wèi)生指標(biāo)，而且可使各種有害因子和酶失活，提高了飼料的品質(zhì)。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(xué)穩(wěn)定性，保質(zhì)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(zhì)的各種因素，延長了保質(zhì)期。
2．5zui有效地改善物料品質(zhì)擠壓膨化加工，高溫殺菌，提高了衛(wèi)生指標(biāo)；水熱處理，使多種抗?fàn)I養(yǎng)因子和抗飼養(yǎng)因子失活。高溫高壓使物料物性產(chǎn)生質(zhì)的變化，飼料品質(zhì)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(yè)劃時代的變革。飼料膨化技術(shù)，理想蛋白質(zhì)體系，生物系效價體系，以及信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分子生物學(xué)的應(yīng)用，使飼料工業(yè)跨入了蓬勃發(fā)展的新時代。
2．6廣泛的工藝適應(yīng)性僅就飼料工業(yè)領(lǐng)域來看，擠壓膨化工藝可謂靈活多變、應(yīng)用廣泛。擠壓膨化工藝不但可改善多種常規(guī)飼用原料的飼養(yǎng)品質(zhì)，而且可將大量的非常規(guī)物料加工成的飼用原料。其中包括野生植物、農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品、畜禽屠宰廢棄物、飼養(yǎng)場的畜禽糞便等?？缮a(chǎn)各種不同規(guī)格、不同品質(zhì)的畜禽料、水產(chǎn)料、寵物（包括動物）料。工業(yè)糟渣脫水后經(jīng)擠壓膨化處理，可直接用作飼用原料；作為輔料，用于生產(chǎn)發(fā)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zui有效的工藝手段。
2．7高品位的產(chǎn)品特性擠壓膨化產(chǎn)品富有多種高品位特性：均勻、致密。經(jīng)配料混合的原料，進(jìn)入擠壓膨化工段，全程處于被擠壓、攪拌、剪切、熔融的環(huán)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(chǎn)品質(zhì)構(gòu)的均勻、致密，都優(yōu)于環(huán)模制粒產(chǎn)品。疏松多孔，密度可控。膨化產(chǎn)品的這一特性，zui能適應(yīng)水產(chǎn)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(diào)整。成形的諸多因素得到滿足。疏松多孔的結(jié)構(gòu)吸附表面積大，可吸附大量的液體添加劑，便于營養(yǎng)組分的補充和風(fēng)味的調(diào)整。適口性和風(fēng)味。擠壓膨化物經(jīng)冷卻后質(zhì)構(gòu)疏松酥脆，各種組分所產(chǎn)生的復(fù)合產(chǎn)物，以及由于高溫所產(chǎn)生的美拉德反應(yīng)，所有這些因素都構(gòu)成了膨化產(chǎn)品優(yōu)于原混合物料的適口性和特殊的風(fēng)味。這些特性誘使飼養(yǎng)動物采食，提高其采食量和飼養(yǎng)效果。這*不同于在混合物中添加誘食劑，誘食劑往往帶來負(fù)面效應(yīng)。
2.8可生產(chǎn)特型料根據(jù)用戶要求,改變模具設(shè)計,可生產(chǎn)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、動物料等。這是環(huán)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(jīng)歷擠壓膨化過程后，其物化性質(zhì)以及某些成分的生物活性發(fā)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(yǎng)成分的損失?，F(xiàn)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(tuán)塊。結(jié)構(gòu)緊密，吸水性差。淀粉由調(diào)質(zhì)器到膨化機，經(jīng)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(jié)構(gòu)受到破壞，分子鏈結(jié)被打開，顆粒進(jìn)一步崩潰，形成膠態(tài)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(fēng)味得到提高。淀粉的糊化與溫度有關(guān)，溫度不同糊化程度（即糊化度）不同。消化系統(tǒng)發(fā)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(chǎn)類動物，對原淀粉吸收能力差，飼料的糊化度也應(yīng)高些。
因此，用擠壓膨化機生產(chǎn)水產(chǎn)料，應(yīng)優(yōu)于環(huán)模制粒機生產(chǎn)的料，因為環(huán)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(jié)劑。糊化的淀粉分子相互交聯(lián)，形成網(wǎng)狀的空間結(jié)構(gòu)，在瞬間膨化后失去部分水分，冷卻后成為膨化產(chǎn)品的骨架，使產(chǎn)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(jié)構(gòu)。一定配方的原料，如淀粉含量高，則容易膨化，產(chǎn)品密度小。而所含淀粉中，若支鏈淀粉含量高，則產(chǎn)品膨化度大，密度小。水產(chǎn)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(xiàn)這種要求。變性淀粉含量高的產(chǎn)品，吸水速度慢，持水時間長，這同樣是水產(chǎn)飼料應(yīng)具備的重要特性。