膨化飼料加工工藝及配方管理詳解

膨化飼料加工工藝及配方管理詳解演示文稿當(dāng)前1頁，總共75頁。優(yōu)選膨化飼料加工工藝及配方管理當(dāng)前2頁，總共75頁。擠壓熟化的定義是靠水、壓力、溫度和機(jī)械剪切的綜合作用使得已著濕的、可膨脹的、淀粉類的和\或蛋白類的物質(zhì)塑化并熟化的連續(xù)工藝過程；是將熱能和機(jī)械能導(dǎo)入食品/或飼料原料中的一種手段，使原料中的淀粉和蛋白質(zhì)等基本成分發(fā)生化學(xué)和物理變化，同時形成預(yù)定的形狀。當(dāng)前3頁，總共75頁。基本概念按調(diào)制方法分濕法膨化干法膨化按螺桿結(jié)構(gòu)分單螺桿擠壓機(jī)（圖）雙螺桿擠壓機(jī)（圖）當(dāng)前4頁，總共75頁。雙螺桿擠壓機(jī)單螺桿擠壓機(jī)料斗；2.喂料絞龍；3.調(diào)制器；4.喂料段；5.蒸汽或水夾套調(diào)溫部分；6.模板；7.出料皮帶輸送機(jī)；8.變速器；9.主電機(jī)當(dāng)前5頁，總共75頁。基本詞匯

預(yù)調(diào)制器—一種調(diào)節(jié)原料水分和溫度的裝置，使物料進(jìn)入擠壓機(jī)前部分或完全熟化；

螺桿—將物料輸送通過擠壓機(jī)的部件（圖1）

螺套-增加行程

螺片—螺桿的螺旋形輸送表面，將物料向前推進(jìn)（圖1）索片-增加剪切力，后挫力，提高滯留時間，糊化度剪切—一種揉捏、攪拌作用，使輸送的物料勻質(zhì)、受熱模板—使制品出機(jī)時成型的末端裝置?？稍谀０迳现苯鱼@孔，或?qū)⒛０遄龀蓤A孔狀，裝上設(shè)計復(fù)雜、用耐磨材料制成的壓模嵌入件，使物料成型切刀—將擠壓物切割成所要求的長度的裝置當(dāng)前6頁，總共75頁。圖1螺桿當(dāng)前7頁，總共75頁。雙螺桿擠壓機(jī)特點(diǎn)可加工高油脂飼料，油脂含量可大于17%；可加工添加有鮮肉漿或其它水分含量超過30%的高水分物料；可加工小顆粒水產(chǎn)飼料（0.8-1.0mm)；加工特定形狀/尺寸的產(chǎn)品；物料在機(jī)內(nèi)滯留時間分布范圍較窄，物料溫度較易控制，能量利用充分，產(chǎn)量和質(zhì)量均很穩(wěn)定；投資大，單螺桿擠壓機(jī)的1-1.5倍。當(dāng)前8頁，總共75頁。雙螺桿與單螺桿擠壓機(jī)比較單螺桿擠壓機(jī)雙螺桿擠壓機(jī)水分水平油脂水平纖維水平蛋白質(zhì)水平機(jī)械能輸入產(chǎn)量耐磨損性當(dāng)前9頁，總共75頁。膨化擠壓在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用廣泛的適用性各種養(yǎng)殖方式：工廠化、池塘、網(wǎng)箱等各類吃食性養(yǎng)殖品種：魚、蝦、蟹、龜?shù)扔^賞性魚類飼料當(dāng)前10頁，總共75頁。概述特點(diǎn)綜合水、壓力、溫度和機(jī)械剪切的作用溫度：90-200℃延續(xù)時間：2-30s物理、化學(xué)變化當(dāng)前11頁，總共75頁。蛋白質(zhì)高溫、高壓、高剪切力，使得蛋白質(zhì)適度變性，蛋白酶更易進(jìn)入蛋白質(zhì)內(nèi)部，消化率提高，彈性增強(qiáng)，可溶性物質(zhì)與淀粉間質(zhì)相溶和蛋白可塑性增強(qiáng)，提高制粒效率，降低粉化率適度的熱處理，鈍化抗?fàn)I養(yǎng)因子如抗胰蛋白酶因子、棉酚、毒蛋白等，提高植物蛋白利用價值，降低配方成本當(dāng)前12頁，總共75頁。蛋白質(zhì)擠壓過程中的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化變性締合加熱或剪切導(dǎo)致部分或全部締合物破裂而形成濃縮溶液或熔化相高溫下可能形成的一些共價鍵冷卻時形成的非共價鍵和二硫鍵在足夠低的水分條件下非晶體區(qū)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化當(dāng)前13頁，總共75頁。動物蛋白綜合特征氮溶解指數(shù)（NSI)低吸水性和粘合特性較差氨基酸結(jié)構(gòu)平衡，一般動物生長會超過高植物蛋白飼料低溫干燥動物蛋白的質(zhì)量最佳新鮮的原料和噴霧干燥加工后，會具有很高的粘合性當(dāng)前14頁，總共75頁。植物蛋白綜合特征氮溶解指數(shù)（NSI)高吸水性和粘合特性好一般缺乏某種或某幾種氨基酸未榨油原料是很好的能量原料小麥面筋粉是膨脹型最好的植物蛋白當(dāng)前15頁，總共75頁。大豆蛋白在熱處理中的分子變化擠壓的主要影響是將蛋白質(zhì)拆散而后又重新連接在一起，NSI下降，吸水性和膨脹性提高。當(dāng)前16頁，總共75頁。不同擠壓溫度下大豆分離蛋白的溶解性能生產(chǎn)組織蛋白溫度一般為140-160℃，水分20-40%，若產(chǎn)品要求較好的溶解度，則溫度可低一些。當(dāng)前17頁，總共75頁。非酶褐變—美拉德反應(yīng)過度膨化---異味、消化率下降、Lys損失嚴(yán)重還原糖與游離氨基酸之間的一種反應(yīng)，對導(dǎo)致氨基酸，特別是賴氨酸的損失，并形成有色化合物而影響擠壓物的外觀；擠壓熟化過程中的高溫和低水分有利于美拉德反應(yīng)；提高溫度會增加損失，增加物料水分、加快喂料速度可顯著減少損失；提高螺桿轉(zhuǎn)速可縮短滯留時間，本應(yīng)減輕褐變，但提高螺桿轉(zhuǎn)速會加強(qiáng)剪切，提高溫度，反而可能導(dǎo)致褐變加重。當(dāng)前18頁，總共75頁。碳水化合物淀粉(糊化與碎化）淀粉發(fā)生糊化（α-化），高分子結(jié)構(gòu)斷裂，變成低分子物質(zhì)，易于消化吸收，同時還起到重要的粘合作用，保持水中穩(wěn)定性，降低飼料散失，減少工業(yè)合成粘合劑的添加，無毒性。轉(zhuǎn)化成葡萄糖、麥芽糖等碎化多糖，產(chǎn)生甜味增加適口性纖維素經(jīng)擠壓后，可溶性膳食纖維的量增加，保健作用葡萄糖、蔗糖等影響淀粉的糊化，與蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，飼料效率降低。當(dāng)前19頁，總共75頁。碳水化合物α-淀粉：淀粉粒有許多淀粉分子排列成放射狀微晶束構(gòu)成。這種微晶束系直鏈、支鏈淀粉分子相互平行且彼此間以氫鍵結(jié)合而成。水分子在熱作用下進(jìn)入淀粉粒內(nèi)微晶束間隙與淀粉分子中游離基團(tuán)結(jié)合。溫度繼續(xù)升高，一部分直鏈淀粉被水溶解和滲出，使更多的水分子進(jìn)入淀粉粒內(nèi)部，從而使微晶束分離，形成一種間隙大且不規(guī)則的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，中間充滿水或溶液，處于這種糊化狀態(tài)的淀粉稱α-淀粉。當(dāng)前20頁，總共75頁。常見能量飼料原料的淀粉含量原料%淀粉（干物質(zhì)）全玉米70-75面粉75-80麩皮5-8冬小麥65.5-82次粉21.5高粱71.6全稻米81全大麥60全燕麥4544%豆粕0.5浮性飼料需要至少18-20%的淀粉含量當(dāng)前21頁，總共75頁。淀粉的糊化過程調(diào)制器30%α-化環(huán)模造粒40%環(huán)形間隙膨脹機(jī)60%單螺桿膨化機(jī)〉85%雙螺桿膨化機(jī)100%當(dāng)前22頁，總共75頁。淀粉糊化度擠壓溫度物料水分剪切力螺桿結(jié)構(gòu)在機(jī)腔內(nèi)滯留時間高水分、低溫擠壓使淀粉部分糊化低水分、高溫擠壓有利于提高淀粉的糊化度當(dāng)前23頁，總共75頁。脂肪使原料中微生物分解的脂肪酶完全失活，提高飼料的貯藏性能使油脂從顆粒內(nèi)部滲透到表面，使飼料產(chǎn)生特殊的香味，提高飼料適口性和外觀效果網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠吸附更過的脂肪，冷水性魚類科利用高達(dá)40%脂肪的高能飼料，減少氮污染形成蛋白-脂肪復(fù)合物，這部分脂肪仍然可以被魚類正常利用，但索氏抽提法不適用于膨化飼料，應(yīng)采用酸水解法，三高條件下，甘油三酯會部分水解，與直鏈淀粉絡(luò)合，影響膨化效果，淀粉的溶解性和消化率降低。當(dāng)前24頁，總共75頁。熱敏性物質(zhì)在膨化過程中的損失維生素反應(yīng)敏感依次為維生素K3,C,D3,A,E反應(yīng)不敏感其他B族維生素酶制劑完全失活活菌制劑120℃乳酸桿菌、鏈球菌、酵母、芽孢桿菌全部失活當(dāng)前25頁，總共75頁。維生素在膨化過程中的損失維生素保留取決于：原料配方溫度水分滯留時間當(dāng)前26頁，總共75頁。維生素在膨化過程中的穩(wěn)定性（保存率%）選擇熱穩(wěn)定劑型：交聯(lián)反應(yīng)型VA微粒膠囊、微囊型VE醋酸酯、高穩(wěn)性VC磷酸酯，蝦青素10-15%的損耗根據(jù)保存率，超量添加！膨化溫度/在機(jī)滯留時間（min)121/3132/3149/3154/3166/3VA(微粒膠囊）9188807771VD3(微粒膠囊）9492878583VE(醋酸酯）9796949493VE(醇）554522155VK(甲萘醌）6354373325VC5747312515膽堿9897969594其他B族維生素90-9685-9578-8976-8771-82當(dāng)前27頁，總共75頁。蝦青素在加工過程中的損失加魚油注:噴涂魚油的“稀釋”作用導(dǎo)致蝦青素含量下降。當(dāng)前28頁，總共75頁。礦物質(zhì)反應(yīng)不敏感，報道較少植物蛋白中的植酸可能同鋅、錳等絡(luò)合，降低效價糊化淀粉對礦物質(zhì)的包被作用，可使礦物質(zhì)的氧化還原、吸濕返潮等向著有利的方向發(fā)展當(dāng)前29頁，總共75頁。膨化擠壓影響虹鱒對幾種原料表觀養(yǎng)分消化率（%）干物質(zhì)蛋白質(zhì)*粗脂肪總能豆粕75.3598.1073.0179.05擠壓豆粕78.3898.0886.1381.85大麥43.6095.5872.5748.53擠壓大麥67.2294.3180.7469.88玉米蛋白粉74.2487.3975.6878.95擠壓玉米蛋白粉86.0375.4576.0488.89小麥46.7495.5677.2554.05擠壓小麥71.1490.2077.4577.09*擠壓溫度稍高，蛋白質(zhì)部分褐變，消化率降低當(dāng)前30頁，總共75頁。虹鱒對不同加工后的全脂大豆的表觀消化率（%）全脂大豆（生）擠壓全脂大豆擠壓全脂大豆+200FTU/kg植酸酶豆粕+200FTU/kg植酸酶干物質(zhì)74.5±1.673.8±8.273.6±3.675.9±3.3粗蛋白88.0±0.4a97.2±1.1b96.8±0.6b97.9±0.2bMg68.5±0.4a59.6±2.7b74.7±1.2c68.0±3.3a總磷21.2±0.1a12.5±4.8b81.3±3.4c31.7±6.5d植酸磷29.9±1.2a19.6±6.1a60.9±1.9b60.6±0.2Cu89.9±0.293.3±1.292.1±1.692.7±2.7Mn20.3±0.4a13.5±1.2a46.2±2.9b16.8±0.9aZn14.6±5.7a7.2±0.3b48.4±3.3c15.7±5.6a當(dāng)前31頁，總共75頁。膨化擠壓影響虹鱒對幾種原料礦物質(zhì)利用率（%）CaKMgS總P植酸PCuFeMnZn豆粕7.499.878.998.163.20.994.977.230.664.7擠壓豆粕8.699.778.497.960.641.094.254.032.358.1大麥29.499.389.796.576.35.788.355.943.855.4擠壓大麥24.499.489.496.470.624.981.753.442.748玉米蛋白粉1.599.676.694.765.67.485.278.742.553.0擠壓玉米蛋白粉7.799.575.391.864.714.677.333.442.245.4小麥20.999.188.096.771.1086.654.436.556.0擠壓小麥19.899.585.994.867.426.479.447.526.940.9當(dāng)前32頁，總共75頁。擠壓熟化對菜籽—大豆混合料（重量1：1）中芥子甙總含量的影響（μmol/g)低芥子甙菜籽-大豆混合料高芥子甙菜籽-大豆混合料未擠壓18.491.6150℃擠壓13.473.73%堿液中11.256.63%（NH4)2SO4溶液中11.1/3%甲酸溶液中6.4/5%堿+1%Fe2(SO4)3溶液中/14.9*資料來源：Fenwichetal.,1986)當(dāng)前33頁，總共75頁。水分和溫度對抗胰蛋白酶（TI)活力的影響當(dāng)前34頁，總共75頁。草魚膨化飼料養(yǎng)殖效果的中試材料與方法池塘條件：育成池塘條件：2個池塘，試驗池10.07畝；對照池10.02畝；水深均為2米左右。當(dāng)前35頁，總共75頁。試驗魚主養(yǎng)魚種：草魚搭配魚種：鰱、鳙及鯽魚放養(yǎng)規(guī)格和密度10000尾草魚，130g/尾、5000尾鯽魚，50g/尾、550尾鳙，120g/尾、2000-2500鰱，70g/尾。

當(dāng)前36頁，總共75頁。試驗飼料粗蛋白粗脂肪水分粗灰分環(huán)保型魚種飼料36.263.536.929.42硬顆粒魚種飼料39.033.898.659.96環(huán)保型成魚飼料27.302.578.58.9硬顆粒成魚飼料29.512.5310.469.48當(dāng)前37頁，總共75頁。飼養(yǎng)管理日投喂率與投喂次數(shù)2%—3%4次/天。水質(zhì)監(jiān)測DO,NH3-N,NO2-N當(dāng)前38頁，總共75頁。育成期中試結(jié)果實驗池對照池草魚鯽魚鰱鳙魚草魚鯽魚鰱鳙魚育成階段收獲量(kg)6863978165160528051342飼料系數(shù)1.272.09單價(元/kg)7.09.04.07.09.04.0總收入(元)6344754977成本(元)4109942721總盈利(元)2234812256投入產(chǎn)出比1:1.541:1.28當(dāng)前39頁，總共75頁。對水質(zhì)的影響：7—9月份草魚育成階段池塘水質(zhì)變化圖監(jiān)測日期當(dāng)前40頁，總共75頁。水產(chǎn)飼料膨化擠壓加工工藝當(dāng)前41頁，總共75頁。膨化擠壓對飼料的綜合作用飼料顆粒成型度高蛋白質(zhì)原料經(jīng)擠壓加工顆粒（優(yōu)）高碳水化合物原料經(jīng)擠壓加工顆粒（中）普通硬顆粒飼料（差）飼料漂浮度（溶重：480g/L(轉(zhuǎn)折點(diǎn)）全漂浮反復(fù)沉浮顆粒（漂浮—下沉—上?。└叨鹊亩嗫仔院统浞职l(fā)展的蛋白間質(zhì)結(jié)構(gòu)，緩慢釋放油脂和可溶性糖下沉當(dāng)前42頁，總共75頁。工藝流程圖（原料準(zhǔn)備）當(dāng)前43頁，總共75頁。當(dāng)前44頁，總共75頁。不同類型飼料的擠壓技術(shù)浮性飼料半濕性飼料沉性飼料慢沉性飼料螺桿模板開孔面積比擠壓機(jī)內(nèi)溫度和壓力蒸汽和水淀粉含量脂肪含量當(dāng)前45頁，總共75頁。預(yù)調(diào)制優(yōu)點(diǎn)提高擠壓機(jī)部件壽命提高產(chǎn)量提高產(chǎn)品質(zhì)量提高單螺桿擠壓彈性降低機(jī)械能，增加熱能輸入目的物料初步熟化攪拌使物料碎粒水合，干核(DryCore)消失，提高熱傳導(dǎo)性DC浸濕部分當(dāng)前46頁，總共75頁。預(yù)調(diào)制Inlet水，70℃,2-3大氣壓脂肪蒸汽，2.5-3大氣壓，100℃出料，70-80℃，18-30%水分，1/3熟化當(dāng)前47頁，總共75頁。擠壓加工浮性魚飼料調(diào)制器中注入蒸汽和水螺桿:L/D=13.5:1-15.5:1物料至少含20%淀粉擠壓產(chǎn)物在出模前溫度達(dá)到125-138℃，34-37個大氣壓，擠壓后，容重為320-400g/L，25-30%水分進(jìn)一步干燥（水分<10%），還可增進(jìn)漂浮性。當(dāng)前48頁，總共75頁。擠壓加工浮性魚飼料1-2分鐘當(dāng)前49頁，總共75頁。擠壓加工沉性魚飼料螺桿:L/D=16.5:1-19.5:1調(diào)制器中注入水（不注入或少注入蒸汽）擠壓產(chǎn)物在出模前達(dá)到26-30個大氣壓，28-30%水分?jǐn)D壓后，容重為450-550g/L，溫度<80℃，水分22-27%帶放氣口的模頭可以降低產(chǎn)物溫度，水分和膨脹率過度干燥會使沉性飼料上浮當(dāng)前50頁，總共75頁。擠壓加工沉性蝦飼料調(diào)制器中蒸汽流量約為物料流量5-7%，水流量為物料流量10-15%擠壓產(chǎn)物在出模前達(dá)到13-16個大氣壓，28-30%水分?jǐn)D壓后，容重不低于550g/L，溫度120℃，水分26%配有出氣孔，并能抽氣，真空度為250mmHg出烘干機(jī)水分12-16%，再冷卻降低到10%以內(nèi)當(dāng)前51頁，總共75頁。擠壓加工沉性飼料25-30%70-85℃30-40當(dāng)前52頁，總共75頁。擠壓物的膨脹擠壓物膨脹，產(chǎn)品密度改變，顯著影響飼料外觀，質(zhì)地、適口性、水穩(wěn)定性和飄浮性等；其宏觀結(jié)構(gòu)的變化可用產(chǎn)品的膨脹度和密度或容重（g/L)表示；膨脹度=膨化制品的截面積/擠壓機(jī)?？捉孛娣e膨脹主要原因：壓模膨脹和水的驟蒸發(fā)，后者的膨脹更大；水分的驟蒸發(fā)的關(guān)鍵是粘彈性物體在出模時溫度高于100℃，粘彈體重的水蒸氣成為種核氣泡（擠壓物膨脹示意圖）；注入CO2獲添加碳酸氫鈉之類的產(chǎn)氣化合物，將增強(qiáng)擠壓物的膨脹；當(dāng)前53頁，總共75頁。擠壓物的膨脹當(dāng)前54頁，總共75頁。影響擠壓物膨脹的因素—淀粉純淀粉的最大膨脹比是500%，其次為全谷物粉（400%）、飼料混合物（200-300%，淀粉含量40-50%）、油料（150-200%，淀粉含量0-10%）；直鏈淀粉與支鏈淀粉之比是決定飼料膨脹比的重要因素，1:1將達(dá)到最大膨脹比，大多數(shù)天然淀粉含直鏈淀粉20-30%；含水量和溫度對淀粉膨脹比影響顯著；不同來源淀粉存在差異，小麥、玉米、稻米中的谷物淀粉具有較好的膨化效果，塊莖淀粉不僅具有良好的膨化性能，、由具有十分好的粘結(jié)能力。當(dāng)前55頁，總共75頁。影響擠壓物膨脹的因素—淀粉常溫或低溫條件下，長期放置的α-淀粉會逐漸變硬，這種現(xiàn)象叫淀粉的凝沉或回生，也叫淀粉老化，成為β-淀粉；老化淀粉不再溶于水，也不能被酶分解；一般聚合程度高的淀粉易老化，直鏈淀粉較支鏈淀粉易老化。當(dāng)前56頁，總共75頁。直鏈淀粉含量對膨脹度的影響當(dāng)前57頁，總共75頁。影響擠壓物膨脹的因素—模板加大壓模尺寸會減弱壓模正常受力，剪切率和溫度下降，導(dǎo)致粘度加大，從而減弱膨脹，提高容重。完全熟化但膨脹較低的沉性水產(chǎn)或?qū)櫸镲暳鲜褂玫哪ｎ^開孔面積為550-600mm2

/噸/小時；高度膨脹食品或浮性水產(chǎn)飼料使用的模頭開孔面積為200-250mm2/噸/小時；慢沉性飼料模頭開孔面積為300-350

/噸/小時。當(dāng)前58頁，總共75頁。模板孔徑與淀粉的共同作用當(dāng)前59頁，總共75頁。螺桿形狀對膨脹的影響當(dāng)前60頁，總共75頁。膨脹比---直鏈淀粉含量、溫度和水分最大膨脹比擠壓條件：機(jī)鏜溫度140℃，水分14%；100-170℃之間，提高溫度可增強(qiáng)膨脹，再升高溫度則減弱；增加含水量通常使膨脹急劇減弱。當(dāng)前61頁，總共75頁。影響擠壓物膨脹的因素—其它麩皮顆粒易使處于臨界厚度的氣泡孔壁破裂而降低膨脹程度；增加脂肪含量（5%以內(nèi)）可增強(qiáng)擠壓膨脹，超過此限則膨脹急劇減弱；（寵物料）加糖（1-15%）削弱膨脹，加鹽（0-3%）只輕微削弱膨脹或沒有影響；當(dāng)前62頁，總共75頁。?？谛螤顚︼暳袭a(chǎn)品外觀的影響?？谛螤钛b載量物料容重（g/L)糊化度飼料外觀96.7%30492%70.0%33680%表面光滑致密，圓柱形飼料多孔狀表面，球形飼料當(dāng)前63頁，總共75頁。真空對產(chǎn)品密度的影響飼料容重不抽真空抽真空6mm0.871.2320mm0.921.14當(dāng)前64頁，總共75頁。幾種常見飼料原料平均容重（g/L)飼料原料容重飼料原料容重魚粉480-641次粉288-400蝦粉400小麥面粉513-673肉骨粉785玉米粉609-641雞肉粉545-593玉米蛋白粉416-529粗血粉617膨潤土801-962豆粕44%561-609米糠320-336花生粕464干酵母657棉粕593-641麥芽根208-256亞麻粕497-529當(dāng)前65頁，總共75頁。烘干/冷卻*WengerDryer當(dāng)前66頁，總共75頁。烘干/冷卻（后熟化過程）產(chǎn)品均勻地散布在移動中的輸送器上，熱空氣一般以1m/s的勻速穿過，作用溫度為100-200℃；最初4-6分鐘，物料可承受177-199℃的烘干溫度，而不破壞營養(yǎng)價值，之后，空氣溫度應(yīng)降低，以免發(fā)生美拉德反應(yīng)；產(chǎn)品本身決定烘干條件，如淀粉含量高，則不宜太厚，否則影響產(chǎn)品形狀；2層或多層的烘干機(jī)，不僅有效提高烘干面積，還能防止結(jié)塊；飼料形狀及物料厚度決定烘干時間長短，防止產(chǎn)生濕心現(xiàn)象；Zone1,150℃;Zone2,3,4<90℃Zone1Zone2Zone3Zone