饲料挤压膨化技术及应用
挤压膨化与后添加技术在饲料工业中的应用
3） 亲水胶体 胶体主要用于水产饲料的生产，通常有阿拉伯胶、果胶、琼脂、卡拉胶、海藻 酸钠等亲水胶体，它们经挤压后其成胶能力将普遍下降。在挤压过程中其亲水特性 还将影响常规的挤压条件，降低挤压产品的水分蒸发速率及冷冻速率，提高产品 的质构性能。对于一个特定的产品，在选择亲水胶体时胶体的粘稠性、成胶性、 乳化性、水化速率、分散性、口感、操作条件、粒径大小及原料来源等因素均得 慎重考虑。
挤压技术在我国饲料工业中的应用尚属起步，有着广阔的发展前景。本文结合 饲料工业的发展，就挤压过程中饲料成分的变化，挤压技术在饲料资源开发、饲料 产品开发及饲料加工中的应用等方面作一概述(金征宇，1998)。
二、挤压机与膨胀器
1. 挤压机 挤压机又名膨化机，简单而言，它是由传动装置、喂料装置、挤压部件及切
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三、挤压过程中饲料营养成分的变化
1．挤压过程中碳水化合物的变化 碳水化合物是饲料中的主要组成成分，通常在饲料中占到 60~70%，因此是影 响挤压饲料特性的主要因素。碳水化合物根据其分子量大小、结构及理化性质差异 常可分为淀粉、纤维、亲水胶体及糖四类，它们在挤压过程中的变化及作用各不相 同（徐学明，1995）。 1） 淀粉 挤压作用能促使淀粉分子内 1-4 糖苷键断裂而生成葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖 及麦芽糊精等低分子量产物，致使挤压后产物淀粉含量下降。但挤压对淀粉的主要 作用是促使其分子间氢键断裂而糊化。淀粉的有效糊化使挤压处理不仅改善了饲料 的营养，而且有利于饲料成粒，从而提高饲料加工品质。 淀粉在挤压过程中糊化度的大小受挤压温度、物料水分、剪切力、螺杆结构及 在挤压机内的滞留时间、模头形状等因素影响。一般规律是高水分、低温挤压使淀 粉部分糊化，低水分、高温挤压有利于提高淀粉的糊化度，且使淀粉部分裂解为糊 精。有人研究过在双螺杆挤压机中不同挤压条件对小麦淀粉糊化度的影响。研究者 采用不同的实验方法及材料对淀粉在挤压过程中糊化的动力学作过探索，得出了 相应的糊化动力学方程。其中 Cai 和 Diosady 以小麦淀粉为原料，采用“急停挤
挤压膨化后添加技术在饲料中的应用
挤压膨化后添加技术在饲料中的应用1 挤压膨化技术挤压膨化技术应用于饲料工业始于20世纪50年代的美国，主要用于加工宠物食品，对其进行预处理以改进消化性和适口性，也用于生产反刍动物蛋白补充料的尿素饲料（L.Moscicki，1982）。
到了20世纪80年代，挤压技术已经成为国外发展速度最快的饲料加工新技术，它在加工特种动物饲料、水产饲料、早期断奶仔猪料及饲料资源开发等方面具有传统加工方法无可比拟的优点（Borello，C.1985）。
挤压技术在我国饲料工业中的应用尚属起步，有着广阔的发展前景。
本文结合饲料工业的发展，就挤压过程中饲料成分的变化，挤压技术在饲料资源开发、饲料产品开发及饲料加工中的应用等方面作一概述。
1.1挤压过程中饲料营养成分的变化1.1.1挤压过程中碳水化合物的变化碳水化合物是饲料中的主要组成成分，通常在饲料中占到60%～70%，因此是影响挤压饲料特性的主要因素。
1.1.1.1 淀粉挤压作用能促使淀粉分子内1-4糖苷键断裂而生成葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖及麦芽糊精等低分子量产物，致使挤压后产物淀粉含量下降。
但挤压对淀粉的主要作用是促使其分子间氢键断裂而糊化。
淀粉的有效糊化使挤压处理不仅改善了饲料的营养，而且有利于饲料成粒，从而提高饲料加工品质。
淀粉在挤压过程中糊化度的大小受挤压温度、物料水分、剪切力、螺杆结构及在挤压机内的滞留时间、模头形状等因素影响。
一般规律是高水分、低温挤压使淀粉部分糊化，低水分、高温挤压有利于提高淀粉的糊化度，且使淀粉部分裂解为糊精。
淀粉有直链淀粉与支链淀粉之分，它们在挤压过程中表现出不同的特性。
就膨化度而言，总的趋势是淀粉中直链淀粉含量升高则膨化度降低，有报道说50%直链淀粉与50%支链淀粉混合挤压可得到最佳的膨化效果。
另外，来源不同的淀粉其挤压效果也存在差异，小麦、玉米和大米中的谷物淀粉具有较好的膨化效果，块茎淀粉不仅具有很好的膨化性能而且又具有十分好的黏结能力。
挤压膨化技术对饲料原料的影响及其在畜牧生产中的应用
在畜牧饲料原料中，麸皮虽然富有
在反刍动物生产中，挤压膨化饲料
大量的膳食纤维，但其绝大多数都是难 不仅能有效提升育肥牛肉的增重率，强
以溶解性的膳食纤维，不易被动物吸收 化动物生长质量，还能进一步提高奶牛
利用，因为麸皮在畜牧饲料中的应用范 的乳脂率，从而促进畜牧养殖也的快速
围较小、利用率较低。然而，通过挤压膨 发展。同时，通过齐智利等相关研究人
响。本文主要就挤压膨化技术的对饲料 有效解决这一现象，研究人员将挤压膨 利于提升动物的生长效率，促进水产养
原料的特性影响展开分析，并对在畜牧 化技术与大豆原料搅拌相结合，不仅有 殖的持续发展。而通过现代挤压膨化处
生产中起到的作用进行探讨，希望对日 效消除大豆中的抗营养因子，提升动物 理工艺加工过的饲料具有的多孔性、高
牧繁殖质量，无论是对我国畜牧业的生 收不良等现象。基于此，畜牧饲养员可 全提出更高要求。基于此，我国畜牧业
产还是强化饲料原料的使用质量都具 以利用挤压膨化技术将乳猪的饲养原 为了提升动物的生长质量，减少对环境
有广泛的应用前景。
料进行加工，减轻乳猪的过敏反应，增 造成的污染，满足新时期社会以及人们
!、挤压膨化技术对饲料原料的影 强营养成分的存活率，进而降低乳猪的 的发展需求，不断提升挤压膨化技术在
性能，同时在现代计算机应用技术与网
在我国畜牧生产中，猪占有大面积 还能快速提升动物的生长效率，促进我
络信息技术的协助下，挤压膨化技术还 的饲养份额，对人们的生活质量具有直 国畜牧业的有序发展。
能有效杀灭动物生长过程中的有害细 接影响。由于乳猪的胃容量较小，消化
综上所述，随着人们生活质量的不
菌，延长饲料原料的使用寿命，提高畜 系统还不成熟，因而极易出现腹泻、吸 断提升，对畜牧业的繁殖质量与食用安
挤压膨化技术对饲料原料的影响及其在畜牧生产中的应用
性蛋 白饲料等方面具有广阔前景 。
１ 挤 压膨化技术原理及挤压膨化过程中物料原 料的结构变化
饲料原料在 挤压机 中的螺杆作用下 ，经高温 、 高压及剪切多单元复合操作处理 ， 由粉末变为糊状 ， 蛋白质发生变性 ，其他营养物 质也发生改变 ｐ ］ 。饲 料 原料被喷 出瞬 间 ，由于 压强瞬间降低 ，水分迅速 气化 ，胶 状原料中水蒸气逸 出形 成微 孔并迅速冷却
图１ 挤 压过程中温度与压 力随时间变化 曲线
收 稿 日期 ：２ ０ １ ７ －０ ６ —０ ７ ；修 回 日期 ：２ ０ １ ７ － ０ ８ —０ ３
挤压膨化通过改变物料原料的角蛋白空间结构 ， 提高动物消化吸收 。处理 过程中角蛋 白内部发生 不
可逆 的组织化 热变性 ，二硫键 、空 间结构被破坏 ， 蛋 白分子重新 组合 成较小 、易被消化吸收 的线状 蛋 白。但胱氨酸 随着 二硫键 的断裂被破坏 ，破坏程度
定 型 ，原 料膨化过程 结束。挤 压过程 中温度 、压力 的变化见图 １ 『 １ 。 ］ 。
厂 ＿
降低 了蛋 白粉容 重 ，提 高蛋 白保水性 ；玉 米挤压膨
化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ组通过调 节水分来改变 氮溶指数 ，当水 分为 １ ２ ％
时 ，蛋 白氮溶指 数高达 ６ １ ． ７ ％，显著 高于 酸 、碱改 性组 ， 提高了玉米蛋 白水解度 。 陈建 宝 ｐ 研究发现 ，
膨化技术原理 、挤 压膨化技 术对饲料原料特性的影响，以及挤 压膨化工艺在 畜牧养殖业 中的应用。最后结合我国饲
料 业 的 资源状 况 ，对膨化 羽毛粉 技 术 的应 用 前 景做 展 望。
谷物挤压膨化技术及其应用
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中国农机院畜禽机械研究所
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1.2 膨化加工对谷物原料的影响
1.2.3 脂肪的变化
脂类是生物体内的一大类物质，包括脂肪、蜡、磷脂、糖脂、固醇等，脂类的种类繁 多，结构各异，但都具有下列共同特征。
¾不溶于水而溶于乙醚、石油醚、氯仿等有机溶剂; ¾都具有酯的结构或可能成为酯的物质（醇、酸）; ¾能被生物体利用
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1.2 膨化加工对谷物原料的影响
¾淀粉广泛分布于植 物的根、茎、种子 中，有贮藏能的作用; 构成淀粉的糖，几乎 都是D-葡萄糖;随品种 不同，谷物中通常含 有40-60%的淀粉。
¾淀粉分为直链淀粉 和支链淀粉
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¾ 在20多种氨基酸中，有一些在人体内不能合成，而只能由食物供 给的氨基酸，它们被称为必需氨基酸，计有赖氨酸，色氨酸、苯 丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸8种;
¾ 含必需氨基酸越多的蛋白质，其营养价值就高。一般动物蛋白质 中的必需氨基酸比植物蛋白质中的含量高，所以，动物性蛋白质 比植物性蛋白质好
淀粉颗粒通过氢键连接，形成非常稳定的内部结构。 在这些颗粒中形成介于半晶状体和晶状体区域。这些区 域，由于其结构紧密，不可被水溶解。若不打破这种结 构，非常难于被酶分解.
直链淀粉和支链淀粉的比例、多聚糖的链长以及链的 分支程度，对各种谷物淀粉的性能及其消化性有明显的 影响。
挤压膨化技术及设备介绍
挤压膨化技术的发展历史一、行业发展自从 1856 年美国沃德申请了第一份有关膨化的专利以来，许多发达国家对挤压膨化相关的设备和工艺相继作了广泛研究，挤压膨化技术在工业中的应用越来越受到青睐。
挤压膨化技术应用于饲料工业起始于五十年代的美国，主要用于加工宠物饲料，对动物饲料进行预处理以改进消化性和适口性及生产反刍动物蛋白补充料的尿素饲料。
到了八十年代，挤压技术已经成为国外发展速度最快的饲料加工新技术，它在加工特种动物饲料、水产饲料、早期断奶仔猪料及饲料资源开发等方面具有传统加工方法无可比拟的优点。
膨化技术在我国的应用最早使用于正大集团所属的饲料加工企业，经过近十几年的宣传推广，膨化料的优越性已被广大的养殖企业所接受，膨化机生产技术也逐步走向成熟。
如果按照产业的发展阶段（导入期、发展期、高峰期、衰落期）分析，我国膨化机的生产及膨化机的应用目前处于发展期，预计 3 － 5 年将进入高峰期。
二、膨化机（一）、膨化机的基本组成膨化机主要由动力传动装置、喂料装置、预调质器、挤压部件及出料切割装置等组成。
挤压部件是核心部件，由螺杆、外筒及模头组成。
一般按外筒内螺杆的数量将挤压机分为单螺杆挤压机和双螺杆挤压机。
由于双螺杆挤压机的投资大，除生产某些特种饲料外较少使用。
目前，在饲料行业应用最广泛的是单螺杆挤压机，具有投资少、操作简单的优点。
根据在膨化过程中是否向物料中加蒸汽，挤压机又可分为干法膨化机和湿法膨化机。
干法膨化机依靠机械摩擦和挤压对物料进行加压加温处理，这种方法适用于含水和油脂较多的原料的加工，如全脂大豆的膨化。
对于其他含水和油脂较少的物料，在挤压膨化过程中需加入蒸气或水，常采用湿法膨化机。
挤压机膛一般是组装成的，便于所需要配置件的更换及保养。
机膛节段有直沟型和螺旋沟型。
直沟型有剪切、搅拌作用，一般位于挤压机膛中段；螺旋沟型有助于推进物料，通常位于进料口部位，靠近模板的节段也设计成螺旋沟，使模板压力和出料保持均匀。
挤压膨化技术及其应用进展
挤压膨化技术及其应用进展挤压膨化技术是一种重要的食品加工技术，广泛应用于各种食品、饲料和材料领域。
该技术通过高压力、高温和高剪切应力的作用，使物料发生物理和化学变化，从而达到膨化、熟化、改善口感和营养价值等目的。
本文将详细介绍挤压膨化技术的原理、应用领域和最新进展。
挤压膨化技术是一种集混合、搅拌、破碎和膨化于一体的加工过程。
在挤压膨化过程中，物料受到强大的压力和剪切应力，其结构发生变化，部分淀粉颗粒从晶体状态转变为无定形状态，同时水分从游离状态转变为结合状态。
这些变化使得物料变得松散多孔，口感更加酥脆，营养价值也得到提高。
挤压膨化技术的主要应用领域包括食品、饲料和材料领域。
在食品领域中，挤压膨化技术常用于制作各种休闲食品，如薯片、虾条、谷物脆片等。
采用挤压膨化技术制作的食品具有酥脆的口感、高营养价值、低油脂含量等优点。
在饲料领域中，挤压膨化技术可以提高饲料的营养价值、促进动物的消化吸收，提高养殖效率。
在材料领域中，挤压膨化技术可用于制备各种轻质、高强度的材料，如陶瓷材料、复合材料等。
近年来，挤压膨化技术的研究和应用取得了许多新的进展。
研究者们通过优化工艺参数、改进设备等方式，提高了挤压膨化技术的效率和产品质量。
挤压膨化技术还被应用于一些新兴领域，如生物技术领域。
在生物技术领域，挤压膨化技术可用于药物传递、细胞培养等领域，为生物技术的发展提供了新的工具和方法。
挤压膨化技术是一种重要的加工技术，广泛应用于食品、饲料和材料领域。
该技术的优点在于可以提高产品的营养价值、改善口感、促进动物的消化吸收和生物技术的发展。
随着科学技术的不断进步，挤压膨化技术的应用前景将更加广阔。
未来的研究将进一步优化工艺参数和完善设备，提高挤压膨化技术的效率和产品的稳定性，同时拓展其在其他领域的应用范围，为人类的生产和生活提供更多的便利和效益。
挤压膨化技术是一种广泛应用于食品、饲料、制药和化工等领域的重要加工技术。
该技术通过将物料置于高温、高压的条件下，诱发一系列物理和化学反应，从而实现物料的膨胀、固化或液化等目标。
饲料挤压膨化技术
饲料挤压膨化技术挤压膨化是一种集混合、搅拌、破碎、加热、蒸煮、杀菌、膨化及成型为一体的加工技术(图2-20),其工艺过程比较复杂,影响产品质量的工艺参数较多,控制技术要求较高。
此外,挤压膨化处理能提高原料利用率、破坏抗营养因子,使原料的营养成分最大限度地保留下来,同时可改善产品适口性、杀灭有害细菌、延长饲料保质期以便于贮藏、减少资源浪费,在畜牧养殖中具有广阔的应用前景。
图2-20 挤压膨化机示意图一、挤压膨化机的类型挤压膨化设备有单螺杆挤压膨化机、双螺杆挤压膨化机和多螺杆挤压膨化机。
目前应用较多的是单螺杆挤压膨化机和双螺杆挤压膨化机。
表2-2 单螺杆挤压膨化机和双螺杆挤压膨化机的性能对比单螺杆挤压膨化机虽然生产成本低、能耗较低,但是工艺参数较难控制,人工操作较多,生产能力较低,且机器不容易清洗,产品形态较差,对原料要求高,主要用于淀粉含量较高的物料,不适用于油料作物。
双螺杆挤压膨化机以其性能佳、效率高、成本低、产品质量好和适用范围广而广泛应用于食品与饲料行业。
双螺杆挤压膨化机中有两根螺杆可以加工出饲料、食品领域的高级别膨化产品,内部两根螺杆旋转方向可以同时正转或反转,相比单螺杆挤压膨化机,双螺杆挤压膨化机具有更好的混合能力并且利用率更高。
一般而言,饲料原料加工主要以谷类为主,单螺杆挤压膨化机在挤压过程中,有可能会发生由于压力作用不能均匀分配所导致的错误,而使用双螺杆挤压膨化机就可以在一定程度上减少这种压力不能均匀分配的问题,而且也避免了由于单螺杆挤压膨化机所带来的无法精确剪切的问题。
二、挤压膨化过程中物料原料的结构变化饲料原料在挤压机中的螺杆作用下,经高温、高压及剪切多单元复合操作处理,由粉末变为糊状,蛋白质发生变性,其他营养物质也发生改变。
饲料原料被喷出的瞬间,由于压强瞬间降低,水分迅速气化,胶状原料中水蒸气逸出形成微孔并迅速冷却定型,原料膨化过程结束。
挤压膨化可通过改变物料原料的角蛋白空间结构,提高动物消化吸收率。
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饲料挤压膨化技术及应用【摘要】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。
本文结合饲料工业的发展和相关资料,就挤压膨化技术对饲料营养特性的影响,挤压膨化加工工艺技术及挤压膨化在饲料加工中的应用等方面作一总结。
【关键词】饲料挤压膨化加工工艺应用自从1856 年美国沃德申请了第一个有关膨化的专利以来,许多发达国家对挤压膨化相关的设备及工艺相继作了广泛的研究,挤压技术在工业中的应用也愈来愈受到青睐。
挤压膨化技术应用于饲料工业起始于20世纪50年代的美国,主要用于加工宠物食品,对动物饲料进行预处理以改进消化性和适口性及生产反刍动物蛋白补充料的尿素饲料。
到了20世纪80年代,挤压技术已经成为国外发展速度最快的饲料加工新技术,它在加工特种动物饲料、水产饲料、早期断奶仔猪料及饲料资源开发等方面具有传统加工方法无可比拟的优点。
1.挤压膨化技术对饲料营养特性的影响1.1挤压膨化对淀粉的影响饲料中的淀粉主要是直链淀粉, 由于淀粉粒子组成颗粒状团块, 其结构紧密, 吸水性差。
淀粉从调质器进人膨化机, 在高温高压的密闭环境中时,大分子的聚合物处于熔化状态, 局部分子链被强大的压力和剪切力切断, 导致支链淀粉降解。
同时, 也引起直链淀粉中α一1,4糖苷键断裂, 发生淀粉糊精化作用, 淀粉分子断裂成短链糊精, 降解成为可溶性还原糖, 使淀粉的溶解度、消化率和风味得到提高[1]。
挤压膨化后的淀粉不仅有糊化作用,还有糖化作用, 使淀粉的水溶性成分增加几倍至几十倍, 为酶的作用提供了有利条件, 提高了淀粉在水产饲料中的利用率。
1.2挤压膨化对蛋白质的影响在挤压膨化加工过程中, 蛋白质受挤压腔内高温、高压及强烈的机械剪切力作用, 其表面电荷重新分布且趋向均一化, 分子结构伸展、重组, 分子间氢键、二硫键等次级键部分断裂, 导致蛋白质最终变性。
这种变性使蛋白酶更易进人蛋白质内部, 从而提高消化率。
挤压膨化加工中, 影响蛋白质变性的因素主要是温度、压力、强剪切及被挤压物料的水分。
1.3 挤压膨化对脂肪的影响饲料中脂酶和脂氧化酶在膨化加工中失去活性而提高了脂肪的贮存稳定性, 同时也促进了脂肪一淀粉复合物形成而减少脂肪变质, 有利脂肪贮存。
全脂大豆经过膨化处理, 减少了脂肪在空气中暴露而变质的机会,在高剪切力的环境中, 大豆油脂细胞破裂充分, 因而提高了脂肪的利用率。
条件温和时如膨化温度在100℃以下, 脂肪发生氧化影响较小。
随膨化温度120 ℃一170℃上升,水分增多, 在挤压腔残留时间的延长, 脂肪氧化值迅速升高[2]。
此外, 尚有其他因素影响脂肪的氧化,如产品表面积的增加和过渡金属元素均能够加快脂肪的氧化速度。
1.4 挤压膨化对粗纤维的影响粗纤维饲料又叫粗饲料是指天然水分含量在60%以下, 干物质中粗纤维含量等于或高于18%的饲料。
各类秸秆中的粗纤维含量均在20%以上,其中稻壳中粗纤维含量44%, 是所有饲料中粗纤维含量最高的粮食副产品。
我国各类秸秆年产量5万亿吨, 用于饲料的部分不足10%, 与发达国家的利用率20%相比, 有很大的差距[3]。
通过挤压膨化技术, 在挤压中由于加湿、加温、加压和膨胀作用, 使细胞间及细胞壁内各层木质素熔化, 部分氢键断裂, 结晶度降低, 高分子物质发生分解反应, 使原来的紧密结构变得蓬松, 释放出部分可消化物质,从而提高了饲料的利用率。
目前研究结果表明, 纤维经加工挤压后, 可溶性纤维的含量相对增加, 一般增加3%左右。
纤维变化主要受加工条件影响较大, 加工条件剧烈时, 会发生明显的变化。
1.5挤压膨化对维生素等的影响膨化加工的高温、高湿、高压将导致各种维生素生物活性的损失, 其中以易被氧化的维生素尤为明显, 如将玉米、大豆的混合物进行膨化,维生素A的活性损失53%, 原料中含有的或饲料中添加的维生素, 都因膨化加工而损失。
克服膨化加工造成维生素活性损失的办法, 是在配方增加维生素的添加量, 使损失残留的维生素还能满足动物的需要[4]。
1.6挤压对有害物质和微生物的影响挤压膨化过程不仅可有效地降低抗胰蛋白酶、脂肪氧化酶、黄曲霉毒素等饲料中的抗营养因子, 对以菜籽粕、棉籽粕为原料的饲料挤压膨化过程也会分解芥子贰和棉酚, 降低其有害成分的含量。
此外, 对于饲料原料中常见的有害微生物, 如大肠杆菌、沙门氏菌等, 通过挤压膨化, 可将其中的绝大部分有害微生物杀灭。
2. 挤压膨化加工工艺技术膨化饲料生产中, 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。
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。
膨化技术突破了传统的加工工艺, 使饲料物性发生了质的变化, 大大促进了饲料加工业和养殖业的发展, 是饲料行业的重大创新。
膨化工艺是一种集混合、揉合、剪切、加热、冷却等多种作业于一体的加工过程,其工艺过程比较复杂,影响产品质量的工艺参数多,控制技术要求高。
下面主要从密度控制、自动控制和节能降耗等方面具体分析。
2.1密度控制技术在挤压膨化过程中,影响饲料密度的因素很多,如加工工艺、设备、加工参数、过程控制、饲料原料、配方等。
通过改变原料或配方来控制产品密度在一定程度上可行,但应用价值不大;通过改变螺杆的配置可以实现膨化饲料产品密度的控制,但是操作不方便。
通过调整操作参数的方式也可实现密度的控制。
另外,在水产饲料的加工过程中,为满足水生动物的采食要求,应控制水产饲料的沉浮性,而饲料的沉浮性又与密度有着密切关系,因而在水产膨化饲料的生产上应用密度控制技术显得尤为重要。
目前,控制挤压膨化产品的密度主要是通过控制压力和温度来实现。
主要方法有以下几种:2.1.1在膨化腔体上开泄压孔在膨化腔体上开泄压孔,生产浮性饲料时将泄压孔堵住,使之满足加工浮性饲料高温、高压的需要;生产沉性饲料时打开泄压孔,使物料到达泄压孔时套筒内压力得到部分释放,同时,一些水蒸气也从泄压孔排出。
这些物料被挤压至膨化腔体末端后被压实,可获得容重高的沉性饲料。
也可以利用此泄压孔进行抽真空,使物料在被强制运动的过程中散失一部分水蒸气。
这种方法通过控制膨化腔内的压力实现对膨化产品密度的控制,因不需减少喂料量,产量不会受到影响。
2.1.2机内增设调压装置(模前加压)挤压机调压是在挤压腔和出料模板之间安装截流阀,调节挤压腔内与挤压腔外的压力差。
2.1.3加压切割技术(模后加压) Sprout-Matador 公司针对水产饲料开发了一种新型的密度控制系统。
这种密度控制系统采用了加压切割技术,使切割室维持一定的正压。
当物料从膨化腔进入切割室后,由于水分的沸点随压力增加,因此可降低闪蒸从而控制物料的膨胀度,且淀粉分子在切割室内瞬间被固化,从切割室进入常压后物料不再发生膨胀[5]。
切割室的正压可以用气泵输入压缩空气实现,出料时可以使用关风机。
这种方法避免了控制其它影响膨胀度的因子,从而降低了人工操作的需求,同时可控性又强于其它方法。
目前国内还没有应用此项新技术,但这项技术无论是从膨化产品密度控制方面,还是从操作使用方面,都优于排气方式,是目前膨化技术发展的新方向。
2.1.4控制模板的开孔率通过改变出料模板的开孔率,可以改变模板前后的压力差,从而达到控制产品密度的目的,根据需要计算出开孔面积,用小钢珠将多余的开孔堵住。
2.1.5 MDCS 密度控制系统 MDCS密度控制系统是一种挤压式控制装置,与普通膨化设备结合使用,通过控制物料的温度实现膨化度可控。
这种控制系统通过膨化设备螺旋挤压末端的可调节开口的挤压孔将膨化设备分为两段,前段保证熟化度,后段控制膨化度[6]。
在挤压孔后增设热交换温度控制机构和整流装置,使物料实现均匀降温后汇总到出料模板前,这时的物料温度和压力有所下降,从而形成了比较致密的产品。
在这个过程中,物料的整体温度均匀下降,且物料的降温是在密闭的管路中进行的,所以其水分并没有减少。
江苏牧羊集团有限公司申请的一种挤压式膨化装置的专利也是利用这种原理。
2.2挤压膨化过程的自动控制挤压膨化过程的自动控制是指通过对挤压膨化设备配备计算机辅助控制系统以达到对工艺过程参数快速、精确控制的目的。
在膨化过程中应用自控技术,不仅能提高工作效率,还能够提高产品质量稳定性。
国内外在自动控制的模型方面均有研究。
我国膨化加工过程的自动化控制技术已有很大的进展,已研发出膨化过程可视化控制系统[7]。
基于FIX工业组态软件的膨化系统实现了膨化工艺的可视化控制,利用传感器可对膨化机操作参数进行现场检测和反馈,自动调整膨化机的相关工作参数,实现了操作员预先设定的各种工作参数,具有配方储存、报表打印、报警、工作参数动态显示和记录功能。
国外电脑自动控制技术早已应用在饲料加工领域,在整个饲料加工过程中,已由电脑单机单控制发展为高级的自控系统,在中央控制室内能显示彩色图像,计算机程序控制和机器运行的通讯网络,可在无人操作情况下,完成全部的生产程序。
总体来说,国外在饲料加工方面的膨化自动控制已向着与产品质量结合的方向发展,而我国计算机的引入主要还是解决生产自动化问题,仅注重于生产过程设备运行的监控和单机设备的控制,对于改善产品质量等方面还没有发挥应有的作用。
2.3挤压膨化过程中的节能降耗节能降耗问题是膨化过程中的研究重点。
目前主要是通过对低能耗加工工艺的研究和研究主要的工艺参数对能耗的影响,并建立相应的数学模型,以达到节能降耗的目的。
国内一些饲料生产企业为降低膨化过程中的能耗,主要还是从工艺上采取措施,如在乳猪料生产过程中,其玉米原料采用的不是全膨化料,而是部分膨化料加部分常规料;在后期的制粒工序中采用膨胀加低温制粒等工艺,以保证降低单位产品能耗。
综上分析可知,在膨化加工过程中的工艺参数研究如何具体体现在降低能耗上,并能在实际生产中得以实现仍是一个瓶颈问题。
3. 挤压膨化在饲料加工中的应用近年来将膨化技术应用到饲料生产后, 这是饲料生产工艺具有划时代意义的跨越。
膨化制粒的主要优点: ( 1) 加工温度高, 水分大, 物料可充分熟化、降解。
颗粒品质优良, 饲料效价高; ( 2) 颗粒密度可调范围大,可适应多种饲养对象和不同饲喂环境的要求。
3.1 膨化乳猪料乳猪料的重要指标是卫生和熟化, 杜绝乳猪拉稀。