膨化饲料加工工艺及配方管理精选PPT.ppt
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1、关于膨化饲料加工工艺及配方管理第1页,讲稿共81张,创作于星期三发展史 1797英国人研制的手动活塞压力机,制作无缝铅管、瓦片、肥皂和通心面;1869英国人研制的双螺杆连续挤压机,制作肉肠;1873Phoenix Gummiwerke AG开发单螺杆挤压机,加工橡胶;1940s-熟化加压机的开发,生产干的狗粮;1950s-有了加压的预调制器,达到100预熟化;1960s半湿的宠物饲料、糊化淀粉、饼干粉及组织大豆蛋白;1980s美国的双螺杆膨化机开始发展;1990s第三代弱剪切-低热挤压机(reduced shear/heat extruders)、预调制器、直接蒸汽注入和带放气孔的机镗。第2页
2、,讲稿共81张,创作于星期三挤压熟化的定义是靠水、压力、温度和机械剪切的综合作用使得已着湿的、可膨胀的、淀粉类的和或蛋白类的物质塑化并熟化的连续工艺过程;是将热能和机械能导入食品/或饲料原料中的一种手段,使原料中的淀粉和蛋白质等基本成分发生化学和物理变化,同时形成预定的形状。第3页,讲稿共81张,创作于星期三基本概念按调制方法分湿法膨化干法膨化按螺杆结构分单螺杆挤压机(图)双螺杆挤压机(图)第4页,讲稿共81张,创作于星期三 双螺杆挤压机单螺杆挤压机1.料斗;2.喂料绞龙;3.调制器;2.4.喂料段;5.蒸汽或水夹套调温部分;3.6.模板;7.出料皮带输送机;4.8.变速器;9.主电机第5页,
3、讲稿共81张,创作于星期三基本词汇 预调制器一种调节原料水分和温度的装置,使物料进入挤压机前部分或完全熟化;螺杆将物料输送通过挤压机的部件(图1)螺套-增加行程 螺片螺杆的螺旋形输送表面,将物料向前推进(图1)索片-增加剪切力,后挫力,提高滞留时间,糊化度 剪切一种揉捏、搅拌作用,使输送的物料匀质、受热 模板使制品出机时成型的末端装置。可在模板上直接钻孔,或将模板做成圆孔状,装上设计复杂、用耐磨材料制成的压模嵌入件,使物料成型 切刀将挤压物切割成所要求的长度的装置第6页,讲稿共81张,创作于星期三图1 螺 杆第7页,讲稿共81张,创作于星期三双螺杆挤压机特点可加工高油脂饲料,油脂含量可大于17
4、%;可加工添加有鲜肉浆或其它水分含量超过30%的高水分物料;可加工小颗粒水产饲料(0.8-1.0mm);加工特定形状/尺寸的产品;物料在机内滞留时间分布范围较窄,物料温度较易控制,能量利用充分,产量和质量均很稳定;投资大,单螺杆挤压机的1-1.5倍。第8页,讲稿共81张,创作于星期三双螺杆与单螺杆挤压机比较单螺杆挤压机双螺杆挤压机水分水平油脂水平纤维水平蛋白质水平机械能输入产量耐磨损性第9页,讲稿共81张,创作于星期三膨化挤压在水产养殖中的应用膨化挤压在水产养殖中的应用广泛的适用性广泛的适用性各种养殖方式:工厂化、池塘、各种养殖方式:工厂化、池塘、网箱等网箱等各类吃食性养殖品种:鱼、虾、蟹、各
5、类吃食性养殖品种:鱼、虾、蟹、龟等龟等观赏性鱼类饲料观赏性鱼类饲料第10页,讲稿共81张,创作于星期三概概 述述特点特点综合水、压力、温度和机械剪综合水、压力、温度和机械剪切的作用切的作用温度:温度:90-20090-200延续时间:延续时间:2-30s2-30s物理、化学变化物理、化学变化第11页,讲稿共81张,创作于星期三蛋白质蛋白质高温、高压、高剪切力,使得蛋白质适度变性,高温、高压、高剪切力,使得蛋白质适度变性,蛋白酶更易进入蛋白质内部,消化率提高,弹性增蛋白酶更易进入蛋白质内部,消化率提高,弹性增强,可溶性物质与淀粉间质相溶和强,可溶性物质与淀粉间质相溶和蛋白可塑性增强,提高制粒效率
6、,降低粉化率蛋白可塑性增强,提高制粒效率,降低粉化率适度的热处理,钝化抗营养因子如抗胰蛋白酶因适度的热处理,钝化抗营养因子如抗胰蛋白酶因子、棉酚、毒蛋白等,提高植物蛋白利用价值,降子、棉酚、毒蛋白等,提高植物蛋白利用价值,降低配方成本低配方成本第12页,讲稿共81张,创作于星期三蛋白质挤压过程中的蛋白质结构变化蛋白质挤压过程中的蛋白质结构变化变性缔合加热或剪切导致部分或全部缔合物破裂而形成浓缩溶液或熔化相高温下可能形成的一些共价键冷却时形成的非共价键和二硫键在足够低的水分条件下非晶体区向玻璃态转化第13页,讲稿共81张,创作于星期三动物蛋白综合特征动物蛋白综合特征氮溶解指数(NSI)低吸水性和
7、粘合特性较差氨基酸结构平衡,一般动物生长会超过高植物蛋白饲料低温干燥动物蛋白的质量最佳新鲜的原料和喷雾干燥加工后,会具有很高的粘合性第14页,讲稿共81张,创作于星期三植物蛋白综合特征植物蛋白综合特征氮溶解指数(NSI)高吸水性和粘合特性好一般缺乏某种或某几种氨基酸未榨油原料是很好的能量原料小麦面筋粉是膨胀型最好的植物蛋白第15页,讲稿共81张,创作于星期三大豆蛋白在热处理中的分子变化大豆蛋白在热处理中的分子变化挤压的主要影响是将蛋白质拆散而后又重新连接在挤压的主要影响是将蛋白质拆散而后又重新连接在一起,一起,NSINSI下降,吸水性和膨胀性提高。下降,吸水性和膨胀性提高。第16页,讲稿共81
8、张,创作于星期三不同挤压温度下大豆分离蛋白的溶解性能不同挤压温度下大豆分离蛋白的溶解性能生产组织蛋白温度一般为生产组织蛋白温度一般为140-160,水分,水分20-40%,若产品要求较好的,若产品要求较好的溶解度,则温度可低一些。溶解度,则温度可低一些。第17页,讲稿共81张,创作于星期三非酶褐变非酶褐变美美拉德反应拉德反应v过度膨化过度膨化-异味、消化率下降、异味、消化率下降、LysLys损失损失严重严重还原糖与游离氨基酸之间的一种反应,对导致氨基酸,特别是赖氨酸的损失,并形成有色化合物而影响挤压物的外观;挤压熟化过程中的高温和低水分有利于美拉德反应;提高温度会增加损失,增加物料水分、加快喂
9、料速度可显著减少损失;提高螺杆转速可缩短滞留时间,本应减轻褐变,但提高螺杆转速会加强剪切,提高温度,反而可能导致褐变加重。第18页,讲稿共81张,创作于星期三碳水化合物碳水化合物淀粉淀粉(糊化与碎化)糊化与碎化)淀粉发生糊化(淀粉发生糊化(-化),高分子结构断裂,变成化),高分子结构断裂,变成低分子物质,易于消化吸收,同时还起到重要的粘低分子物质,易于消化吸收,同时还起到重要的粘合作用,保持水中稳定性,降低饲料散失,减少工合作用,保持水中稳定性,降低饲料散失,减少工业合成粘合剂的添加,无毒性。业合成粘合剂的添加,无毒性。转化成葡萄糖、麦芽糖等碎化多糖,产生甜味增加转化成葡萄糖、麦芽糖等碎化多糖
10、,产生甜味增加适口性适口性纤维素纤维素经挤压后,可溶性膳食纤维的量增加,保健作用经挤压后,可溶性膳食纤维的量增加,保健作用葡萄糖、蔗糖等葡萄糖、蔗糖等影响淀粉的糊化,与蛋白质发生反应,饲料效率降影响淀粉的糊化,与蛋白质发生反应,饲料效率降低。低。第19页,讲稿共81张,创作于星期三碳水化合物碳水化合物-淀粉:淀粉:淀粉粒有许多淀粉分子排列成放射状微晶束构成。淀粉粒有许多淀粉分子排列成放射状微晶束构成。这种微晶束系直链、支链淀粉分子相互平行且彼此这种微晶束系直链、支链淀粉分子相互平行且彼此间以氢键结合而成。水分子在热作用下进入淀粉粒间以氢键结合而成。水分子在热作用下进入淀粉粒内微晶束间隙与淀粉分
11、子中游离基团结合。温度继内微晶束间隙与淀粉分子中游离基团结合。温度继续升高,一部分直链淀粉被水溶解和渗出,使更多续升高,一部分直链淀粉被水溶解和渗出,使更多的水分子进入淀粉粒内部,从而使微晶束分离,形的水分子进入淀粉粒内部,从而使微晶束分离,形成一种间隙大且不规则的立体网状结构,中间充满成一种间隙大且不规则的立体网状结构,中间充满水或溶液,处于这种糊化状态的淀粉称水或溶液,处于这种糊化状态的淀粉称-淀粉。淀粉。第20页,讲稿共81张,创作于星期三常见能量饲料原料的淀粉含量常见能量饲料原料的淀粉含量原料%淀粉(干物质)全玉米70-75面粉75-80麸皮5-8冬小麦65.5-82次粉21.5高粱7
12、1.6全稻米81全大麦60全燕麦4544%豆粕0.5浮性饲料需要至少浮性饲料需要至少18-20%的淀粉含量的淀粉含量第21页,讲稿共81张,创作于星期三淀粉的糊化过程淀粉的糊化过程调制器30%-化环模造粒40%环形间隙膨胀机60%单螺杆膨化机85%双螺杆膨化机 100%第22页,讲稿共81张,创作于星期三淀粉糊化度淀粉糊化度挤压温度物料水分剪切力螺杆结构在机腔内滞留时间高水分、低温挤压使淀粉部分糊化高水分、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低水分、高温挤压有利于提高淀粉的糊化度第23页,讲稿共81张,创作于星期三脂脂 肪肪使原料中微生物分解的脂肪酶完全失活,提使原料中
13、微生物分解的脂肪酶完全失活,提高饲料的贮藏性能高饲料的贮藏性能使油脂从颗粒内部渗透到表面,使饲料产生特殊使油脂从颗粒内部渗透到表面,使饲料产生特殊的香味,提高饲料适口性和外观效果的香味,提高饲料适口性和外观效果网状结构能够吸附更过的脂肪,冷水性鱼类科利网状结构能够吸附更过的脂肪,冷水性鱼类科利用高达用高达40%40%脂肪的高能饲料,减少氮污染脂肪的高能饲料,减少氮污染形成蛋白形成蛋白-脂肪复合物,这部分脂肪仍然可以脂肪复合物,这部分脂肪仍然可以被鱼类正常利用,但索氏抽提法不适用于膨化被鱼类正常利用,但索氏抽提法不适用于膨化饲料,应采用酸水解法,饲料,应采用酸水解法,三高条件下,甘油三酯会部分水
14、解,与直链淀粉络合,三高条件下,甘油三酯会部分水解,与直链淀粉络合,影响膨化效果,淀粉的溶解性和消化率降低。影响膨化效果,淀粉的溶解性和消化率降低。第24页,讲稿共81张,创作于星期三热敏性物质在膨化过程中的损失热敏性物质在膨化过程中的损失维生素维生素反应敏感反应敏感依次为维生素依次为维生素K K3 3,C,D,C,D3 3,A,E,A,E反应不敏感反应不敏感其他其他B B族维生素族维生素酶制剂酶制剂完全失活完全失活活菌制剂活菌制剂120120乳酸杆菌、链球菌、酵母、芽孢杆菌全部失活乳酸杆菌、链球菌、酵母、芽孢杆菌全部失活第25页,讲稿共81张,创作于星期三维生素在膨化过程中的损失维生素在膨化
15、过程中的损失维生素保留取决于:原料配方 温度 水分 滞留时间第26页,讲稿共81张,创作于星期三维生素在膨化过程中的稳定性(保存率维生素在膨化过程中的稳定性(保存率%)选择热稳定剂型:交联反应型选择热稳定剂型:交联反应型V VA A微粒胶囊、微粒胶囊、微囊型微囊型V VE E醋酸酯、高稳性醋酸酯、高稳性V VC C磷酸酯,虾青素磷酸酯,虾青素10-15%10-15%的损耗的损耗根据保存率,超量添加!根据保存率,超量添加!膨化温度/在机滞留时间(min)121/3132/3149/3154/3166/3VA(微粒胶囊)9188807771VD3(微粒胶囊)9492878583VE(醋酸酯)979
16、6949493VE(醇)554522155VK(甲萘醌)6354373325VC5747312515胆碱9897969594其他B族维生素90-9685-9578-8976-8771-82第27页,讲稿共81张,创作于星期三虾青素在加工过程中的损失虾青素在加工过程中的损失加鱼油注:喷涂鱼油的“稀释”作用导致虾青素含量下降。第28页,讲稿共81张,创作于星期三矿物质矿物质反应不敏感,报道较少反应不敏感,报道较少植物蛋白中的植酸可能同锌、锰等络合,降植物蛋白中的植酸可能同锌、锰等络合,降低效价低效价糊化淀粉对矿物质的包被作用,可使矿物糊化淀粉对矿物质的包被作用,可使矿物质的氧化还原、吸湿返潮等向着
17、有利的方质的氧化还原、吸湿返潮等向着有利的方向发展向发展第29页,讲稿共81张,创作于星期三膨化挤压影响虹鳟对几种原料表观养分消化率(膨化挤压影响虹鳟对几种原料表观养分消化率(%)干物质蛋白质*粗脂肪总能豆粕75.3598.1073.0179.05挤压豆粕78.3898.0886.1381.85大麦43.6095.5872.5748.53挤压大麦67.2294.31 80.7469.88玉米蛋白粉74.2487.3975.6878.95挤压玉米蛋白粉挤压玉米蛋白粉86.0375.4576.0488.89小麦46.7495.5677.2554.05挤压小麦71.1490.2077.4577.09
18、*挤压温度稍高,蛋白质部分褐变,消化率降低挤压温度稍高,蛋白质部分褐变,消化率降低第30页,讲稿共81张,创作于星期三虹鳟对不同加工后的全脂大豆的表观消化率(虹鳟对不同加工后的全脂大豆的表观消化率(%)全脂大豆(生)挤压全脂大豆挤压全脂大豆+200FTU/kg植酸酶豆粕+200FTU/kg植酸酶干物质74.51.673.88.273.63.675.93.3粗蛋白88.0 0.4a97.21.1b96.80.6b97.90.2bMg68.5 0.4a59.62.7b74.71.2c68.03.3a总磷21.20.1a12.54.8b81.33.4c31.76.5d植酸磷29.91.2a19.66
19、.1a60.91.9b60.60.2Cu89.90.293.31.292.11.692.72.7Mn20.30.4a13.51.2a46.22.9b16.80.9aZn14.65.7a7.20.3b48.43.3c15.75.6a第31页,讲稿共81张,创作于星期三膨化挤压影响虹鳟对几种原料矿物质利用率(膨化挤压影响虹鳟对几种原料矿物质利用率(%)CaKMg S总P植酸PCu FeMn Zn豆粕7.499.878.998.163.20.994.977.230.664.7挤压豆粕8.699.778.497.960.641.094.254.032.358.1大麦29.499.389.796.576
20、.35.788.355.943.855.4挤压大麦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挤压挤压玉米蛋白粉玉米蛋白粉7.799.575.391.864.714.677.333.442.245.4小麦20.999.188.096.771.1086.654.436.556.0挤压小麦19.899.585.994.867.426.479.447.526.940.9第32页,讲稿共81张,创作于星期三挤压熟化对菜籽挤压熟化对菜籽大大豆混合料(重量豆混合料(重量1:1)中芥子甙总含
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