安全熟化粉狀飼料加工技術(shù)

1、安全熟化粉狀飼料加工技術(shù)安全熟化粉狀飼料加工技術(shù) 王永昌王永昌 2004.12 安全熟化粉狀飼料加工技術(shù)安全熟化粉狀飼料加工技術(shù) 一國內(nèi)外安全熟化粉狀飼料發(fā)展概況; 二 安全熟化粉狀飼料的熟化的目的和要求; 1粉狀飼料的熟化的目的; 2粉狀飼料的熟化的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn); 3粉狀飼料的熟化過程; 三三安全粉狀飼料產(chǎn)品的特點(diǎn); 四四 安全熟化粉狀飼料生產(chǎn)的工藝與設(shè)備; 五 熟化粉狀飼料的工藝參數(shù)及影響熟化的因素: 六六 安全熟化粉狀飼料產(chǎn)品的發(fā)展前景 一國內(nèi)外安全熟化粉狀飼料發(fā)展概況: 1 飼料加工廠的目的是為了獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品, 而飼料 安全是優(yōu)質(zhì)飼料根本,亦是飼料生產(chǎn)者的首要任務(wù)。 2 飼料安全問題主要包

2、括兩類, 一類是有害的無機(jī)物質(zhì)如: 汞、砷、鎘、鉛等重金屬。 二類是有害的有機(jī)生物如:霉菌及致病菌等微生物及 物料之間的污染。 第一類是有害物質(zhì)對(duì)原料的質(zhì)量控制就能基本解決, 第二類有害物質(zhì)對(duì)原料質(zhì)量控制難以達(dá)到霉菌和致 病菌的滅活要求,必須選擇合理的加工和設(shè)備,在加工過程 中通過水、熱處理后才能得到較徹底地滅活?，F(xiàn)就對(duì)霉 菌及致病菌和污染等第二類是有害微生物滅活的加工技 術(shù)進(jìn)行討論。 20世紀(jì)7090年,粉狀配合飼料幾乎都是生粉料。由 于有些畜、禽仍須用粉狀配合飼料來喂養(yǎng),才能獲得較好 的喂養(yǎng)效果,但生粉料在飼料的安全性和消化吸收率方面 有一定的不足。特別在流行病的蔓延時(shí), 粉狀配合飼料缺

3、陷就充分顯示出來。 , 97年歐盟提出解決飼料安全問題的提議; 98年歐盟提出了飼料監(jiān)督檢查規(guī)范; 99年歐盟成立健康與消費(fèi)者協(xié)會(huì); 2000年歐洲飼料工業(yè)白皮書,論說了飼料安全的重要 性和飼料不安全的現(xiàn)狀; 2002年歐洲安全飼料(機(jī)構(gòu))的創(chuàng)立。飼料安全的重要 性已引起各國飼料工作者嚴(yán)重的關(guān)注。 90年代末熟化粉狀飼料在歐洲問世,成為飼料家屬中 新的一員 1 20世紀(jì)50年代, 國外飼料廠的飼料產(chǎn)品是以生干 粉料為主來喂養(yǎng)畜、禽, 飼料的安全性和消化吸收率都 不高。從60-80年代后隨著飼料制粒機(jī)日趨成熟, 在畜、 禽喂養(yǎng)中顆粒飼料的用量就逐年增加。 飼料的安全性 和消化吸收率成活率增加15

4、% 20% 。由于部分禽、禽 類仍須用粉狀飼料來喂養(yǎng),目前粉狀飼料產(chǎn)量在總產(chǎn)量 中仍占20%左右。 90年代末, 熟化粉狀飼料就問世。 熟化粉狀飼料使用后,顯示出熟化粉狀飼料具有的 優(yōu)越性。在歐、美、亞等世界各國迅速得到了認(rèn)可,并 較廣泛的得到運(yùn)用,僅幾年時(shí)間目前熟化粉狀飼料廠已 在歐、美、亞各大洲相繼建百余座熟化粉狀飼料廠。 使熟化粉狀飼料優(yōu)越性不僅不能取代。而且熟化粉狀 飼料有取代部分畜、禽的顆粒飼料趨勢(shì)。 2 國內(nèi)60 70年代前畜、禽的喂養(yǎng)主要將飼料 煮熟或生干粉狀或生原顆粒料來喂養(yǎng) 。70 80年代 開始采用生干粉狀飼料來喂養(yǎng)畜、禽。80年代中期 后顆粒飼料開始運(yùn)用, 顆粒飼料的用量

5、就逐年增加。 在蛋雞等畜、禽的養(yǎng)殖仍需生干粉狀飼料。當(dāng)有 畜、禽流行病發(fā)生時(shí),畜禽用生粉狀飼料的安全性等 一些問題時(shí)有發(fā)生。 21世紀(jì)01年02年國內(nèi)牧羊集團(tuán)亦成功研究了粉 狀熟化飼料的工藝和設(shè)備,并已將粉狀熟化飼料即安 全熟化粉狀飼料投入生產(chǎn)運(yùn)用,熟化粉狀飼料是粉狀 飼料應(yīng)走的一條道路。 3. 20世紀(jì)末畜、禽等流行病的蔓延。 為了解決這流行病,瑞士布勒公司首先成功地開 發(fā)了熟化粉狀飼料。在熟化粉狀飼料加工過程中, 使動(dòng)物蛋白飼料中沙門氏菌、大腸肝菌、腸形菌等 霉菌及致病菌得到充分滅活。 同時(shí)減少和解決豆類植物蛋白和谷物飼料中抗 營養(yǎng)因子如: 植物血球凝結(jié)素、蛋白酶抑制劑、氰 類化合物、黃曲

6、霉等有害因子給畜、禽的養(yǎng)殖的帶 來極大的危害。 輕者使降低了有效蛋白質(zhì)吸收,重 者引起內(nèi)臟病變而死亡。熟化粉狀飼料亦能使淀粉 得到較好的糊化。使粉狀飼料的安全性及消化吸收 率得到了極大的提高, 是粉料飼料產(chǎn)生一次質(zhì)的飛 躍。 4 物料污染及交叉污染 污染是飼料成品中出現(xiàn)配方中不含的組份。交 叉污染是飼料成品中出現(xiàn)配料后配方中沒有的, 而 有上批次的組份。 污染及交叉污染是飼料不安全 的另一種形式,特別是含有藥物的飼料防污染及交 叉污染更要重視。 污染及交叉污染國外允許出現(xiàn)配方中不含組份 的值: 1) 配合飼料中小于4% ; 2) 預(yù)混合飼料中小于1%;。 3) 含有藥物配合飼料中小于0.2%

7、。 。 二 安全熟化粉狀飼料的熟化的目的和要求 1粉狀安全飼料的熟化的目的: (1) 破壞飼料原料中致病菌等有害因子; (2) 提高畜、禽粉狀飼料的報(bào)酬和養(yǎng)殖的成活率。 2粉狀飼料的熟化的要求; 國家飼料的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn): 豬、雞配合飼料、濃縮飼料:霉 菌 45x1000 (個(gè)/g) 沙門氏菌,: 檢不出 氰 化 物 : 50 mg/kg 濃縮飼料, 仔豬配合飼料: 黃曲霉毒素10g/kg 肉用仔雞, 雛雞配合飼料: 黃曲霉毒素10g/kg 生 長 豬, 種豬配合飼料: 黃曲霉毒素20g/kg 肉用仔雞后期生長雞:, 黃曲霉毒素20g/kg 資料報(bào)道:蛋白酶抑制劑破壞率55%時(shí)不會(huì)導(dǎo)致胰 腺異常腫大

8、,所以,蛋白酶抑制劑破壞率70%80%基本滿 足使用要求。 3粉狀飼料的熟化基理和熟化過程 粉狀飼料熟化過程就是飼料水、熱處理的 過程,就是飼料熟化調(diào)質(zhì)過程,實(shí)際是氣相(蒸 汽)、液相(細(xì)微水分散的水滴)的熱量、質(zhì)量向 固相(粉狀物料)傳遞熱量和質(zhì)量的過程。蒸汽 在飼料調(diào)質(zhì)過程中, 它既是傳熱體,又是傳濕體, 蒸汽中的熱量和質(zhì)量通過粉狀顆粒物料的外表 面向內(nèi)部轉(zhuǎn)移的過程, 使粉狀飼料在水、熱處 理的過程中熟化。 調(diào)質(zhì)過程的傳熱和傳質(zhì)的速度,決定于蒸汽 和粉狀顆粒物料內(nèi)部與界面層的溫度梯度、速 度梯度、濕度梯度、物料性質(zhì)(密度、, 顆粒大 小、含水量)等因素。 低溫和含水較低的固相粉狀物料進(jìn)入有

9、一定 轉(zhuǎn)速的熟化機(jī)內(nèi), 蒸汽壓力從200kpa400kpa降 為常壓,蒸汽溫度為120143, 降為100。 就開始進(jìn)行生粉料的調(diào)質(zhì)熟化。 物料熟化的關(guān)鍵是蒸汽的品質(zhì)(指蒸汽含水量 和焓值高低),蒸汽分為濕蒸汽,飽和蒸汽(干蒸汽), 過熱蒸汽(見圖1),三者焓值(kJ/kg)和溫度不同 。 粉狀顆粒物料在熟化混合機(jī)內(nèi), 由于粉狀顆粒 物料熟化效果主要取決于熟化溫度,物料水份(均 勻的水份)和熟化時(shí)間。 圖1 熟化調(diào)質(zhì)所需的蒸汽 粉狀顆粒物料在熟化調(diào)質(zhì)混合機(jī)打板的翻動(dòng)下, 使蒸 汽流動(dòng)的速度梯度在物料顆粒表面和顆粒不同位置的 表面都有所增加。由于,物料顆粒表面不同部位的速度 梯度不同,使溫度梯度

10、和濕度梯度亦都增加。加速了蒸 汽與物料之間和物料表面與物料內(nèi)部之間的傳熱和傳 質(zhì)過程,使蒸汽與物料接觸更為均勻,獲得較好的熟化效 果。 連續(xù)式熟化調(diào)質(zhì)混合機(jī),其轉(zhuǎn)速必須具有較高轉(zhuǎn)速, 高轉(zhuǎn)速使物料顆粒表面度梯度不同,亦就使溫度梯度和 濕度梯度都將增加,才能符合連續(xù)熟化調(diào)質(zhì)要求。 物料吸收水蒸汽的過程 物料吸收水蒸汽的過程物料吸收水蒸汽的過程物料吸收水蒸汽的過程物料吸收水蒸汽的過程 三三 安全熟化粉狀飼料產(chǎn)品的特點(diǎn): 1全價(jià)性: 熟化粉狀飼料加工過程中, 淀粉和蛋白經(jīng)粉碎、 水熱處理的粉粒,使淀粉糊化和蛋白變性膠化的粉粒 表面粗糙就有一定的粘性。 熟化粉狀飼料粉粒的水 熱處理后,混合過程中, 較

11、大的糊化淀粉和膠化蛋白 粉粒就能吸附粒徑小的微量元素及維生素顆粒, 成 為一顆多粒組份的粉狀飼料見圖9。 熟化粉狀飼料具有較好的全價(jià)性, 全價(jià)性與顆 粒飼料相近, 據(jù)有關(guān)專家介紹熟化粉狀飼料可取代 部分顆粒飼料產(chǎn)品。熟化粉狀飼料具有較好的流動(dòng) 性, 同時(shí)降低了物料在以后加工過程的粉塵及改善 了自動(dòng)分級(jí)帶來影響質(zhì)量的不利因素。 2 安全性: 微生物對(duì)抗?jié)駸岬男阅茌^差,在蒸汽的作用下微 生物能在周圍介質(zhì)中吸取高溫的水份,促進(jìn)了微生物 細(xì)胞蛋白質(zhì)的凝固, 加速微生物死亡(死亡時(shí)間僅為低 水份的1/3) 。 熟化粉狀飼料的沙門氏菌、黃曲霉等致病菌含量 可均在安全范圍內(nèi)。所以,熟化粉狀飼料具有較好的 安

12、全性,由于,飼料的熟化,具有吸收率高的特點(diǎn),畜禽喂 養(yǎng)效果遠(yuǎn)優(yōu)于生粉狀飼料。能與制粒一樣對(duì)霉菌等致 病菌及植物血球凝結(jié)素、蛋白酶抑制劑等有害因子得 到充分破壞和滅活,使淀粉得到較好的糊化,蛋白有效 的變性,提高了熟化粉狀飼料的安全性和消化吸收率。 3熱敏組份保持性: 在制粒的調(diào)質(zhì)過程中熱敏組份必須經(jīng)過水, 熱處理和擠壓的過程,維生素A、 C、 D3、E、 K3、酶制劑等熱敏組份的損失達(dá)10% 30% 以上,為了達(dá)到配方的要求, 熱敏組份大都采 用超量添加才能符合飼養(yǎng)要求。 熟化粉狀飼料熱敏組份未經(jīng)過水,熱處理 和擠壓成型的過程。所以,熱敏組份亦就沒有 任何損失, 無須超量添加。所以熟化粉狀飼

13、料熱敏組份含量正確性遠(yuǎn)優(yōu)于顆粒飼料。 4 節(jié)能性: 熟化粉狀飼料,不經(jīng)過高動(dòng)耗的制顆粒工段。與短 調(diào)質(zhì)器的制粒相比,可節(jié)約能耗5% 10%左右, 與長 調(diào)質(zhì)器的制粒相比,可節(jié)約能耗10% 15%以上。 熟 化粉狀飼料的加工工藝,在確保養(yǎng)殖效果的基礎(chǔ)上,可 降低飼料生產(chǎn)成本(包括熱敏組份不超量添加)約10% 以上。從而,提高了飼料加工廠和養(yǎng)殖場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。 5 操作管理方便性: 由于熟化粉狀飼料是未經(jīng)過操作管理要求較高的 制粒工段。所以,熟化粉狀飼料操作管理較方便, 熟 化粉狀飼料質(zhì)量控制較易, 質(zhì)量易得到保證。因而, 熟化粉狀飼料的加工對(duì)操作人員要求較低。 四四 安全熟化粉狀飼料生產(chǎn)的工藝與設(shè)

14、備: 熟化加工工藝是確保安全熟化粉狀飼料 質(zhì)量的關(guān)鍵, 目前安全熟化粉狀飼料生產(chǎn) 的工藝主要由熟化、 調(diào)質(zhì)(水、熱處理) 、 保溫均質(zhì)、干燥、冷卻、混合(添加微量組 份)等工序組成。其熟化粉狀飼料工藝可在 現(xiàn)有的飼料廠中增加一個(gè)工序。就可以完 成安全熟化粉狀飼料的更新改造。 1熟化調(diào)質(zhì): 安全熟化粉狀飼料的加工工藝由間歇式和連 續(xù)式兩類。常用的工藝為間歇式,其熟化過程中 物料質(zhì)量便于控制。 如采用連續(xù)式粉料熟化工藝。 由于連續(xù)式物 料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間較短,須增加物料的強(qiáng)力翻動(dòng), 提高了物料表面的速度梯度, 亦就增加了物料表 面與內(nèi)部的溫度梯度和濕度梯度,提高了熟化調(diào) 質(zhì)的效果。 連續(xù)式熟化工藝必

15、須采用強(qiáng)力熟化調(diào)質(zhì)機(jī)才 能滿足連續(xù)熟化的要求。 2 2 保溫均質(zhì): 物料熟化調(diào)質(zhì)是蒸汽的熱量, 質(zhì)量(水份)傳遞的過程, 而蒸汽熱量、質(zhì)量傳遞須有一定的時(shí)間, 才能使熱量、 質(zhì)量傳遞到每粒物料中心, 須有保溫均質(zhì)的時(shí)間。熟化 調(diào)質(zhì)效果優(yōu)劣與物料熟化調(diào)質(zhì)除水份、 溫度外還于與 熟化調(diào)質(zhì)時(shí)間和保溫均質(zhì)時(shí)間,物料品種, 粉碎粒度有關(guān)。 所以不同物料,熟化調(diào)質(zhì)、保溫均質(zhì)時(shí)間應(yīng)該有所不同, 以達(dá)到最佳熟化調(diào)質(zhì)效果。 該工序禽畜飼料熟化調(diào)質(zhì)的時(shí)間為90s150s左右, 保 溫均質(zhì)時(shí)間達(dá)4min20min, 確保熟化粉料具有安全性。 熟化調(diào)質(zhì)時(shí)間和保溫均質(zhì)時(shí)間對(duì)調(diào)質(zhì)質(zhì)量影響甚大。熟 化調(diào)質(zhì)和保溫均質(zhì)時(shí)間通過

16、計(jì)算機(jī)設(shè)置不同參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。 保溫均質(zhì)工序是非采用,根據(jù)熟化調(diào)質(zhì)要求而確定。 3)干燥、冷卻 物料熟化調(diào)質(zhì)后物料的水分、溫度較高,不 經(jīng)冷卻,即熱的物料與冷空氣相遇時(shí),易產(chǎn)生結(jié) 露, 結(jié)露的水份將影響成品的儲(chǔ)藏 。所以, 熟化 調(diào)質(zhì)后的粉料,須經(jīng)冷卻將水份和料溫降止安全 范圍以內(nèi)。 粉料水分高于20%時(shí),在冷卻過程中無法將 物料水份和料溫降止安全范圍以內(nèi)。所以,須經(jīng) 干燥, 才能確保成品的質(zhì)量。冷卻后的料溫不 大于室溫5,確保成品儲(chǔ)藏安全。 4)混合(添加微量組份) 經(jīng)熟化調(diào)質(zhì)、保溫均質(zhì)、干燥、冷卻的物 料是能量和蛋白飼料等組成,作為飼料成品還 需添加微量組份并經(jīng)混合機(jī)混合,才能達(dá)到成 品的要求

17、。 由于,粉狀物料的能量和蛋白的粉粒未經(jīng)擠 壓表面較粗糙, 又經(jīng)水熱處理,淀粉糊化及蛋白 膠化,使顆粒表面具有一定的粘性。為此, 能量 和蛋白的粉粒能與微量組份粘成較大的顆粒, 使熟化粉狀飼料具有較好的全價(jià)性。 1) 國外布勒公司安全熟化粉狀飼料工藝見圖2,3 圖3連續(xù)熟化調(diào)質(zhì)工藝圖 2)國內(nèi)牧羊集團(tuán)安全熟化粉狀飼料的工藝見圖4 3) 國內(nèi)牧羊集團(tuán)安全熟化粉狀飼料設(shè)備見圖4,5 圖5熟化調(diào)質(zhì)混合機(jī)圖 圖6主混合及冷卻機(jī)圖 4)國外布勒公司安全熟化粉狀飼料設(shè)備見圖7.8 圖7熟化調(diào)質(zhì)單軸混合機(jī)圖 圖8主混合及冷卻機(jī)圖 乳豬熟化后的粉狀飼料見圖9 熟化溫度95, 熟化時(shí)間120s 五 熟化粉狀飼料

18、工藝參數(shù)及影響熟化效果的因素: (1) 熟化粉狀飼料主要的工藝參數(shù): 蒸 汽 壓 力 : 200kPa400kPa; 熟化調(diào)質(zhì)溫度: 物料溫度: 90100; 熟化調(diào)質(zhì)時(shí)間: 物料加溫時(shí)間: 1.5min 2.5min; 保溫均質(zhì)時(shí)間: 4 min 5 min; 物料干燥時(shí)間: 10 min 15 min (水份大于20% 時(shí)須采用干燥); 物料冷卻時(shí)間: 5 min 6 min; 物料熟化調(diào)質(zhì)水份: 18% 26%; (1) 影響粉狀飼料熟化效果的因素: 1) 物料性能; a物料的顆粒大小和均勻程度; b物料水份; c物料性質(zhì) 2) 熟化調(diào)質(zhì)器性能: a熟化調(diào)質(zhì)器結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù); b熟化調(diào)質(zhì)

19、時(shí)間; 3) 蒸汽的質(zhì)量。 1 )物料性能 a物料的顆粒大小和均勻程度: 由于飼料的組分種類很多而相同類型粉 狀物料的顆粒大小和均勻程度相差大,則調(diào)質(zhì) 器操作帶來難度。調(diào)質(zhì)要求使每個(gè)顆粒的中 心都軟化,如小顆粒調(diào)質(zhì)已達(dá)到要求時(shí),則大 顆粒調(diào)質(zhì)尚未達(dá)到要求,而且,顆粒粒徑相差 越大,調(diào)質(zhì)效果就差距就越大。國外最新研究 結(jié)論:提出了”粉狀顆粒粒徑對(duì)調(diào)質(zhì)效果的影 響”, 力求物料顆粒粒徑盡量接近,便于取得 均勻的調(diào)質(zhì)效果。 b物料的水份 水份是影響熟化調(diào)質(zhì)效果的重要因素, 在熟 化的調(diào)質(zhì)溫度,調(diào)質(zhì)時(shí)間相同情況下, 物料的水 份高調(diào)質(zhì)效果優(yōu)于水份低的物料的水份。 微生物對(duì)濕熱的抗性較差,在蒸汽的作用下

20、 微生物能在周圍介質(zhì)中吸取高溫的水份,因而,對(duì) 促進(jìn)微生物細(xì)胞蛋白質(zhì)的凝固, 加速微生物死亡。 水份和溫度是影響調(diào)質(zhì)效果的兩個(gè)重要因素。 如: 在物料的水份高的條件下沙門氏菌等霉菌及 致病菌和植物血球凝結(jié)素、蛋白酶抑制劑有害 因子破壞和滅活度高,同時(shí),亦有利于淀粉糊化度 提高 。(同理,對(duì)熱敏組份進(jìn)行包衣,減少水份含 量,亦可減少熱敏組份的損耗)。 c物料性質(zhì): 粒徑相同,物料不同, 熟化調(diào)質(zhì)時(shí)間 有所差別,顆粒組織緊密,熟化調(diào)質(zhì)時(shí) 間長。所以,不同配方熟化調(diào)質(zhì)時(shí)間 有所不同。每一個(gè)配方熟化調(diào)質(zhì)時(shí) 間以最難熟化調(diào)質(zhì)物料為準(zhǔn)。 2 ) 熟化調(diào)質(zhì)機(jī)器性能: a 熟化調(diào)質(zhì)機(jī)轉(zhuǎn)速: 熟化調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)速對(duì)調(diào)質(zhì)效果影響較大, 轉(zhuǎn) 速高,使熟化調(diào)質(zhì)物料翻動(dòng)性能加強(qiáng),亦使蒸 汽在物料表面的速度梯度加大,加速了水份向 物料內(nèi)部擴(kuò)散,從而加速了熟化調(diào)質(zhì)速度和效 果。 連續(xù)熟化調(diào)質(zhì)機(jī)必須高轉(zhuǎn)速的熟化調(diào)質(zhì) 機(jī),并可添加液體組份,其加入比例可達(dá)6% 10%仍然有較好的熟化調(diào)質(zhì)效果 b 熟化調(diào)質(zhì)時(shí)間: 熟