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膨化技术与饲料生产过程控制

2019-06-12

1膨化加工的基本原理饲料生产中应用的膨化工艺
其主要设备为“螺杆式挤压膨化机”。物料送入膨化机中，螺杆螺旋推动物料形成轴向流动。同时，由于螺旋与物料、物料与机筒以及物料内部的机械摩擦，物料被强烈地挤压、搅拌、剪切，其结果物料被进一步细化、均化。随着压力的逐渐加大，温度相应升高，在高温、高压、高剪切条件下，物料的物性发生变化，由粉状变成糊状，淀粉糊化，蛋白变性，纤维质部分降解、细化，致病菌被杀死，卫生指标提高，有毒成份失活。当糊状物料从模孔喷出的瞬间，在强大的压力差作用下，物料被膨化、失水、降温，膨化产品结构疏松、多孔、酥脆，且有较好的适口性和风味。

2 膨化工艺及膨化产品的特点

2.1 高温高压的水热处理过程物料在挤压过程中，由于机械摩擦所产生的热量，或由于送进膨化腔的直接蒸汽，或送进膨化腔夹套中的间接蒸汽的加热温度和压力逐渐升高。物料在高温高压环境下吸水膨胀，质构软化，在机械力的作用下溃散、细化、均化，细胞壁破裂，分子结构被打散，淀粉糊化，蛋白质变性。物性发生质的变化。所以，螺旋挤压式膨化机又有“连续式蒸煮器”之称。

2.2 生化反应过程水热处理过程伴随着物料的生化变化过程。某些物料，如油料籽实及其饼粕，其中含有多种抗营养和抗饲养成分，在一定水分和一定温度条件下，这些活性物质逐渐部分失去活性，削弱了对饲养动物消化系统中内源消化酶的破坏，提高了消化吸收效率，减少排泄。这不仅提高了饲料效价，而且减少浪费和环境污染。从生化过程看，挤压膨化机又是“生化反应器”。

2.3 高温短时的杀菌脱毒过程挤压膨化过程的最高温度可达（130～160）℃，而物料在高温段的时间却很短，约5－10秒。高温不但可以杀灭致病菌，提高卫生指标，而且可使各种有害因子和酶失活，提高了饲料的品质。因而，挤压膨化过程又是杀菌脱毒的高温短时处理过程。
2.4 提高物料化学稳定性，保质期延长高温使各种微生物、虫卵被杀死，各种酶（如氧化酶、解脂酶等）失活，排除了促成物料变质的各种因素，延长了保质期。
2.5 最有效地改善物料品质挤压膨化加工，高温杀菌，提高了卫生指标；水热处理，使多种抗营养因子和抗饲养因子失活。高温高压使物料物性产生质的变化，饲料品质提高，饲料效价提高。挤压膨化工艺使生料变成熟料，这是饲料工业划时代的变革。饲料膨化技术，理想蛋白质体系，生物系效价体系，以及信息网络技术和分子生物学的应用，使饲料工业跨入了蓬勃发展的新时代。
2.6 广泛的工艺适应性仅就饲料工业领域来看，挤压膨化工艺可谓灵活多变、应用广泛。挤压膨化工艺不但可改善多种常规饲用原料的饲养品质，而且可将大量的非常规物料加工成优质的饲用原料。其中包括野生植物、农业副产品、畜禽屠宰废弃物、饲养场的畜禽粪便等。可生产各种不同规格、不同品质的畜禽料、水产料、宠物（包括珍稀动物）料。工业糟渣脱水后经挤压膨化处理，可直接用作饲用原料；作为辅料，用于生产发酵饲料或有机肥。油料饼粕的脱毒、保鲜加工，粮食深加工，挤压膨化工艺都是最有效的工艺手段。
2.7 高品位的产品特性挤压膨化产品富有多种高品位特性：均匀、致密。经配料混合的原料，进入挤压膨化工段，全程处于被挤压、搅拌、剪切、熔融的环境，各组分得到充分的混合，融为均一的料流挤出、膨化、切割、冷却定型，产品质构的均匀、致密，都优于环模制粒产品。疏松多孔，密度可控。膨化产品的这一特性，最能适应水产料的要求，控制其密度，可做成沉性料或浮性料，料的持水时间也可调整。成形的诸多因素得到满足。疏松多孔的结构吸附表面积大，可吸附大量的液体添加剂，便于营养组分的补充和风味的调整。适口性和风味。挤压膨化物经冷却后质构疏松酥脆，各种组分所产生的复合产物，以及由于高温所产生的美拉德反应，所有这些因素都构成了膨化产品优于原混合物料的适口性和特殊的风味。这些特性诱使饲养动物采食，提高其采食量和饲养效果。这完全不同于在混合物中添加诱食剂，诱食剂往往带来负面效应。

2.8 可生产特型料根据用户要求,改变模具设计,可生产不同形状大颗粒、大块状或条块状料，如大虾料、警犬料、宠物料、珍稀动物料等。这是环模制粒无能为力的。

3 挤压膨化过程的物性变化饲用原料经历挤压膨化过程后，其物化性质以及某些成分的生物活性发生了重大的变化。这些变化，有的使饲料效价得以提高，有的则造成营养成分的损失。现仅就淀粉原料玉米和植物蛋白原料大豆的物性变化分述如下：

3.1 玉米玉米是主要饲用淀粉原料。我国玉米含淀粉量（71～72）%，其中直链淀粉占27%。淀粉在挤压过程中的主要变化是“糊化”。原淀粉是由淀粉粒子组成的颗粒状团块。结构紧密，吸水性差。淀粉由调质器到膨化机，经历水热处理过程，淀粉粒子在湿、热、机械挤压、剪切的综合作用下，结构受到破坏，分子链结被打开，颗粒进一步崩溃，形成胶态的凝胶体糊化，即α化。淀粉分子断裂为短链糊精，降解为可溶性还原糖。溶解度、消化率和风味得到提高。淀粉的糊化与温度有关，温度不同糊化程度（即糊化度）不同。消化系统发育不完善的哺乳期的乳猪，其断奶料中的淀粉，要求糊化度高于90%；水产类动物，对原淀粉吸收能力差，饲料的糊化度也应高些。

因此，用挤压膨化机生产水产料，应优于环模制粒机生产的料，因为环模制粒由于受温度的限制，其中淀粉的糊化度不可能高，一般不大于50%。糊化不仅提高了消化吸收率，而且改善了制粒和成形效果，因为糊精是很好的粘结剂。糊化的淀粉分子相互交联，形成网状的空间结构，在瞬间膨化后失去部分水分，冷却后成为膨化产品的骨架，使产品保持一定的形状。若原料配方中淀粉含量少，或根本不含淀粉，则很难形成疏松多孔的膨化结构。一定配方的原料，如淀粉含量高，则容易膨化，产品密度小。而所含淀粉中，若支链淀粉含量高，则产品膨化度大，密度小。水产料必须具备在水中或沉或浮的特性，利用淀粉的这一膨化特性便比较容易实现这种要求。变性淀粉含量高的产品，吸水速度慢，持水时间长，这同样是水产饲料应具备的重要特性。

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