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)果物料被進一步細化、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、細化,致病菌被殺死,衛(wèi)生指標提高,有毒成份失活。當糊狀物料從??讎姵龅乃查g,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,或由于送進膨化腔的直接蒸汽,或送進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、細化、均化,細胞壁破裂,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,其中含有多種抗營養(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最高溫度可達(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,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。
2.5 最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;水熱處理,使多種抗營養(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)物料加工成優(yōu)質(zhì)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(包括珍稀動物)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,擠壓膨化工藝都是最有效的工藝手段。
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,最能適應(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)組分的補充和風味的調(diào)整。適口性和風味。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。這完全不同于在混合物中添加誘食劑,誘食劑往往帶來負面效應(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、珍稀動物料等。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。現(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。