1、挤压熟化饲料加工工艺及配方管理薛敏中国农业科学院饲料研究所水产动物营养与饲料研究室水产饲料膨化挤压加工工艺水产饲料膨化挤压加工工艺发展史 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 e
2、xtruders)、预调制器、直接蒸汽注入和带放气孔的机镗。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。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）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
3、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图1 螺 杆螺距的作用螺距：容积（体积）位移能力（输送量）螺距影响到：物料充盈程度物料滞留时间膨化挤压对饲料的综合作用膨化挤压对饲料的综合作用饲料颗粒成型度饲料颗粒成型度高蛋白质原料经挤压加工颗粒（优）高蛋白质原料经挤压加工颗粒
4、（优）高碳水化合物原料经挤压加工颗粒（中）高碳水化合物原料经挤压加工颗粒（中）普通硬颗粒饲料（差）普通硬颗粒饲料（差）饲料漂浮度（溶重：饲料漂浮度（溶重：480g/L(480g/L(转折点）转折点）全漂浮全漂浮慢沉或反复沉浮颗粒（漂浮慢沉或反复沉浮颗粒（漂浮下沉下沉上浮）上浮）高度的多孔性和充分发展的蛋白间质结构，缓慢高度的多孔性和充分发展的蛋白间质结构，缓慢释放油脂和可溶性糖释放油脂和可溶性糖下沉下沉工艺流程图（原料准备）工艺流程图（原料准备）不同类型饲料的挤压技术不同类型饲料的挤压技术浮性饲料半湿性饲料沉性饲料慢沉性饲料螺杆模板开孔面积比挤压机内温度和压力蒸汽和水淀粉含量脂肪含量预调制预调
5、制优点提高挤压机部件寿命提高产量提高产品质量提高单螺杆挤压弹性降低机械能，增加热能输入目的物料初步熟化搅拌使物料碎粒水合，干核(Dry Core)消失，提高热传导性DC浸湿部分预调制预调制Inlet水，70,2-3大气压脂肪蒸汽，2.5-3大气压，100出料，70-80，18-30%水分，1/3熟化挤压加工浮性鱼饲料挤压加工浮性鱼饲料调制器中注入蒸汽和水螺杆:L/D=13.5:1-15.5:1物料至少含20%淀粉挤压产物在出模前温度达到125-138，34-37个大气压，挤压后，容重为320-400g/L，25-30%水分进一步干燥（水分10%），还可增进漂浮性。挤压加工浮性鱼饲料挤压加工浮性
6、鱼饲料1-2分钟喂料区（粉状）揉合区（面团状）熟化区（接近液态）揉合区揉合组件特征揉合区揉合组件特征输送方向调整偏角索片宽度索片数目螺旋数目（单/双螺旋）挤压加工沉性鱼饲料挤压加工沉性鱼饲料螺杆:L/D=16.5:1-19.5:1调制器中注入水（不注入或少注入蒸汽）挤压产物在出模前达到26-30个大气压，28-30%水分挤压后，容重为450-550g/L，温度80，水分22-27%带放气口的模头可以降低产物温度，水分和膨胀率过度干燥会使沉性饲料上浮挤压加工沉性虾饲料挤压加工沉性虾饲料调制器中蒸汽流量约为物料流量5-7%，水流量为物料流量10-15%挤压产物在出模前达到13-16个大气压，28-
7、30%水分挤压后，容重不低于550g/L，温度120，水分26%配有出气孔，并能抽气，真空度为250mmHg出烘干机水分12-16%，再冷却降低到10%以内挤压加工沉性饲料挤压加工沉性饲料25-30%70-8530-40放气孔挤压机自变量挤压机自变量 喂料速度出预调制器的物流蒸汽流水流其他添加成分（肉汁、油脂等）挤压机转速挤压机结构配置模板结构挤压机因变量挤压机因变量 产品容重出料口水分出料口温度 水分的重要性水分的重要性1.饲料性能成品率稳定性营养保留率单位产量配方成品2.膨化机运转成本3.膨化机最佳工作范围快速水分测定快速水分测定仪非常重要仪非常重要挤压物的膨胀挤压物的膨胀 挤压物膨胀，产
8、品密度改变，显著影响饲料外观，质地、适口性、水稳定性和飘浮性等；其宏观结构的变化可用产品的膨胀度和密度或容重（g/L)表示；膨胀度=膨化制品的截面积/挤压机模孔截面积膨胀主要原因：压模膨胀和水的骤蒸发，后者的膨胀更大；水分的骤蒸发的关键是粘弹性物体在出模时温度高于100，粘弹体重的水蒸气成为种核气泡（挤压物膨胀示意图）；注入CO2或添加碳酸氢钠之类的产气化合物，将增强挤压物的膨胀；挤压物的膨胀影响挤压物膨胀的因素影响挤压物膨胀的因素淀粉淀粉纯淀粉的最大膨胀比是纯淀粉的最大膨胀比是500%，其次为全谷物粉（，其次为全谷物粉（400%）、）、饲料混合物（饲料混合物（200-300%，淀粉含量，淀粉
9、含量40-50%）、油料（）、油料（150-200%，淀粉含量，淀粉含量0-10%）；）；直链淀粉与支链淀粉之比是决定饲料膨胀比的重要因素，直链淀粉与支链淀粉之比是决定饲料膨胀比的重要因素，1:1将达到最大膨胀比，大多数天然淀粉含直链淀粉将达到最大膨胀比，大多数天然淀粉含直链淀粉20-30%；含水量和温度对淀粉膨胀比影响显著；含水量和温度对淀粉膨胀比影响显著；不同来源淀粉存在差异，小麦、玉米、稻米中的谷物淀粉具不同来源淀粉存在差异，小麦、玉米、稻米中的谷物淀粉具有较好的膨化效果，块茎淀粉不仅具有良好的膨化性能，还有较好的膨化效果，块茎淀粉不仅具有良好的膨化性能，还具有十分好的粘结能力，糙米膨化
10、效果差。具有十分好的粘结能力，糙米膨化效果差。影响挤压物膨胀的因素影响挤压物膨胀的因素淀粉淀粉 常温或低温条件下，长期放置的-淀粉会逐渐变硬，这种现象叫淀粉的凝沉或回生，也叫淀粉老化，成为-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，直链淀粉较支链淀粉易老化。直链淀粉含量对膨胀度的影响直链淀粉含量对膨胀度的影响影响挤压物膨胀的因素影响挤压物膨胀的因素模模板板加大压模尺寸会减弱压模正常受力，剪切率和温度下降，导致加大压模尺寸会减弱压模正常受力，剪切率和温度下降，导致粘度加大，从而减弱膨胀，提高容重。粘度加大，从而减弱膨胀，提高容重。完全熟化但膨胀较低的沉性水产或宠物饲料
11、使用的模头开孔面积为550-600mm2/吨/小时；高度膨胀食品或浮性水产饲料使用的模头开孔面积为200-250mm2/吨/小时；慢沉性饲料模头开孔面积为300-350/吨/小时。模板孔径与淀粉的共同作用模板孔径与淀粉的共同作用螺杆形状对膨胀的影响螺杆形状对膨胀的影响螺杆转速对膨胀的影响螺杆转速对膨胀的影响螺杆转速增加提高单位产品机械能单位产品机械能提高降低产品容重，利于膨胀膨胀比膨胀比-直链淀粉含量、直链淀粉含量、温度和水分温度和水分最大膨胀比挤压条件：机镗温度最大膨胀比挤压条件：机镗温度140，水分，水分14%；100-170 之间，提高温度可增强膨胀，再升高温度则减弱；之间，提高温度可增
12、强膨胀，再升高温度则减弱；增加含水量通常使膨胀急剧减弱。增加含水量通常使膨胀急剧减弱。影响挤压物膨胀的因素影响挤压物膨胀的因素其它其它 麸皮颗粒易使处于临界厚度的气泡孔壁破裂而降低膨胀程度；增加脂肪含量（5%以内）可增强挤压膨胀，超过此限则膨胀急剧减弱；（宠物料）加糖（1-15%）削弱膨胀，加盐（0-3%）只轻微削弱膨胀或没有影响；模模口形状对饲料产品外观的影响口形状对饲料产品外观的影响模口形状装载量 物料容重（g/L)糊化度 饲料外观96.7%304 92%70.0%336 80%表面光滑致密，圆柱形饲料多孔状表面，球形饲料LL=1.5*die,纵向膨胀LL=1.0*die,辐射膨胀真空对产
13、品密度的影响真空对产品密度的影响饲料容重不抽真空抽真空6mm0.871.2320mm0.921.14几种常见饲料原料平均容重（几种常见饲料原料平均容重（g/L)饲料原料容重饲料原料容重鱼粉480-641次粉288-400虾粉400小麦面粉513-673肉骨粉785玉米粉609-641鸡肉粉545-593玉米蛋白粉416-529粗血粉617膨润土801-962豆粕44%561-609米糠320-336花生粕464干酵母657棉粕593-641麦芽根208-256亚麻粕497-529烘干烘干/冷却冷却烘干烘干/冷却设备冷却设备单层：对于产量低的生产线较理想设计简单，常用做实验室设备双层：最常用、最
14、流行的设备膨化产品最理想的干燥设备干燥/冷却一体或分体多层：对于高品质、高知水产饲料十分合适干燥/冷却一体或分体节省地面空间烘干烘干/冷却设备冷却设备*Wenger Dryer烘干烘干/冷却（后熟化过程）冷却（后熟化过程）产品均匀地散布在移动中的输送器上，热空气一般以1m/s的匀速穿过，作用温度为100-200；最初4-6分钟，物料可承受177-199 的烘干温度，而不破坏营养价值，之后，空气温度应降低，以免发生美拉德反应；产品本身决定烘干条件，如淀粉含量高，则不宜太厚，否则影响产品形状；2层或多层的烘干机，不仅有效提高烘干面积，还能防止结块；饲料形状及物料厚度决定烘干时间长短，防止产生湿心现
15、象；Zone 1,150;Zone 2,3,490 Zone 1Zone 2Zone 3Zone 4现实中的问题：现实中的问题：上层上层2区还是区还是3区？区？典型的干燥周期典型的干燥周期加热作业空气 新鲜风补入替代排风 加热空气由循环 风机吸入部分循环风被排掉 热空气施加于产品上 水蒸气被循环风带走 热空气将能量传递给产品热空气中的热量蒸发掉产品表面的水分控制干燥工艺的主要变量控制干燥工艺的主要变量 操作温度 以尽可能高的温度空气湿度 尽可能干的空气，但不 能牺牲整个系统的效率空气分配 均匀分配干燥时间 适当产品分布 均匀的分布厚度产品种类 物力、化学性能、形状、尺寸等饲料形状与烘干时间饲料
16、形状与烘干时间饲料形状烘干时间(分钟）球状，=0.520.8圆柱形，=0.5,长=0.2524.7圆柱形，=0.5,长=0.524.8圆柱形，=0.5,长=0.7524.9Y字形，高=0.5，厚度=0.2414.8*Wenger Process Description高油脂饲料的生产高油脂饲料的生产 尽量利用饲料原料中的油脂，主机中可处理12%油脂，其余部分需要后加工；加压调制器真空或常压后喷涂机油脂及热敏性物质的后添加技术油脂及热敏性物质的后添加技术先喷涂水溶性热敏物质，后喷涂油脂烘干之后冷却之前喷涂油脂，可促进动物油脂吸收。常压喷涂后真空喷涂后返工料返工料（开机废品和细粉回料）（开机废品和
17、细粉回料）返工物料为混合料总量活干料喂入量的5%，不得超过10%返工料对饲料成品的影响返工料对饲料成品的影响 颜色加深膨胀减小，增加容重熟化度提高，可能过度熟化外形轮廓更分明蛋白原料的功能性下降如连续2批之间，一批加返工料，另一批未加，产品性能区别较大，需调整挤压机参数沉性饲料可以适当提高添加量，但饲料水中稳定性会降低包装与贮存包装与贮存较为彻底杀灭细菌、病毒等有害微生物较为彻底杀灭细菌、病毒等有害微生物高压下，还可杀死耐热性很强的芽孢高压下，还可杀死耐热性很强的芽孢饲料水分控制饲料水分控制8%8%以下，可以较普通硬颗粒保以下，可以较普通硬颗粒保存更长时间。存更长时间。带内衬的牛皮纸袋包装带内
18、衬的牛皮纸袋包装保证烘干均匀，没有湿心，水分保证烘干均匀，没有湿心，水分10%10%对于半湿饲料，保证对于半湿饲料，保证水分活度（水分活度（Aw)Aw)在在0.650.65以内，可以抑制大部分微生物生长以内，可以抑制大部分微生物生长膨化工艺对微生物菌群的影响膨化工艺对微生物菌群的影响标准平板计数法标准平板计数法(CFU/G)酵母酵母&霉菌霉菌配方配方 2,200,000 74,000膨化膨化*3,700 10 *沙门氏菌呈现阴性沙门氏菌呈现阴性饲料中防止微生物生长的措施饲料中防止微生物生长的措施最大限度降低加工后污染的可能性；最大限度降低加工后污染的可能性；加工过程中控制水分活度加工过程中控制
19、水分活度(Aw)(Aw)，而不仅仅是，而不仅仅是水分含量；水分含量；避免在加工后提高水分活度的条件的存在；避免在加工后提高水分活度的条件的存在；添加防霉剂添加防霉剂措施措施1 1：降低加工后污染可能性：降低加工后污染可能性 空气 卫生 水分 设备 人 原料 包装措施措施2 2：加工过程中控制产品的：加工过程中控制产品的水分活度水分活度 干饲料中微生物生长有水分含量，或更确切地说是由水分活度决定的。水分活度定义（水分活度定义（Aw)Aw)水分活度表示微生物生长所需水分的数量指标：Aw=Pb/Pf=相对湿度/100Pb:试样表面水分压Pf:敞开水面水分压实验室仪器可以在5min内测定水分活度 几种
20、微生物生长最低几种微生物生长最低AwAw需求需求无微生物生长区00.60.70.80.91.0除耐干燥种类之外的酵母和霉菌大部分麦霉及酵母噬盐性菌大部分青霉及耐受力较低的酵母大部分酵母菌、霉菌和青霉大部分G+菌沙门氏菌及大部分G-菌 控制产品水分活度的途径控制产品水分活度的途径配方及营养成分分析数据基于水分值；饲料加工过程中尽量减少变量，特别是在干燥过程中。措施措施3 3：尽量减少加工后水分活：尽量减少加工后水分活度提高的条件度提高的条件 避免大型包装暴露在高湿度环境中 避免由于温度变化而造成的水分重新分配措施措施4 4：添加防霉剂：添加防霉剂 当其它措施出现问题时，防霉剂可以提供保证；防霉剂
21、不能替代其它措施，也不能完全抑制霉菌生长。优化防霉剂性能最佳剂量和施用点；如果添加量适当并完全分散，不会影响适口性。不同材料包装饲料的生霉情况不同材料包装饲料的生霉情况包装材料包装大小（kg)生 霉 程 度*14天21天23天35天PB*11.3+PB*22.6+PL*11.3-(+)PL*22.6-+*+严重生霉；严重生霉；+中毒生霉；中毒生霉；+轻微生霉；轻微生霉；（+）极轻微生霉）极轻微生霉*PB,15.9kg强度防油纸衬里袋；强度防油纸衬里袋；PL,75号聚丙烯衬里袋（号聚丙烯衬里袋（Stone Container)保存环境：保存环境：38/90%RH聚丙烯衬里袋包装的宠物饲料从聚丙烯
22、衬里袋包装的宠物饲料从38/90%RH38/90%RH转到转到23/50%RH23/50%RH后的水分变化后的水分变化(%)(%)包装大小(kg)转移后天数 外层中部11.308.78.778.98.9148.98.7218.68.722.608.78.778.98.7148.88.7218.78.7双螺杆挤压机特点可加工高油脂饲料，油脂含量可大于17%；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
23、倍。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挤压机的选择挤压机的选择选择什么类型的挤压机取决于：选择什么类型的挤压机取决于：所用原材料的种类；制作什么样的产品；单位产量；投资费用；运转费用。水产膨化饲料的原料选择和配方技术水产膨化饲料的原料选择和配方技术膨化工艺的优点膨化工艺的优点适应性适应性(可调节饲料的漂浮性可调节饲料的漂浮性)饲料性状饲料性状(外形外形,颜色颜色,质地等质地等.)高产及自动化控制高产及自动化控制高品质高品质提高蛋白（变性）和淀粉（糊化）的消化率提高蛋白（变性）和淀粉（糊化）的消化率破坏抗营养因子破坏抗营养因子
24、:胰蛋白酶抑制因子胰蛋白酶抑制因子,棉酚等棉酚等.增加脂肪等液体物质的添加空间增加脂肪等液体物质的添加空间水产膨化饲料的优点水产膨化饲料的优点密度控制漂浮料悬浮料慢沉性料快沉性料原料来源更广原料成本更低水产膨化饲料的优点水产膨化饲料的优点产量更高水中稳定性增强减少对养殖水体的污染降低死亡率减少有害微生物的繁殖饲料转化率提高(10-20%)提高饲料消化率降低饲料消耗沉性饲料沉性饲料虾 黄尾鰤 鲑鱼牙鲆 鲷 鳟鱼鲈鱼 鲽 鳕鱼Moi Maimai 大菱鲆浮性饲料浮性饲料罗非鱼 鳗鲡鲶鱼 遮目鱼鲤科鱼膨化挤压在饲料行业中的应用膨化挤压在饲料行业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
25、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、各类吃食性养殖品种：鱼、虾、蟹、龟等蟹、龟等宠物食粮及观赏性鱼类饲料宠物食粮及观赏性鱼类饲料概概 述述特点特点综合水、压力、温度和机械综合水、压力、温度和机械剪切的作用剪切的作用温度：温度：90-20090-200延续时间：延续时间：2-30s2-30s物理、化学变化物理、化学变化蛋白质蛋白质高温、高压、高剪切力，使得蛋白质适度变高温、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，性，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弹性增强，可溶性物质与淀粉间质相溶和蛋
26、白可塑性增强，提高制粒效率，降低粉化蛋白可塑性增强，提高制粒效率，降低粉化率率适度的热处理，钝化抗营养因子如抗胰蛋白适度的热处理，钝化抗营养因子如抗胰蛋白酶因子、棉酚、毒蛋白等，提高植物蛋白利用酶因子、棉酚、毒蛋白等，提高植物蛋白利用价值，降低配方成本价值，降低配方成本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动物蛋白综合特征动物蛋白综合特征氮溶解指数（NSI)低功能性差（吸水性和粘合特性）氨基酸结构平衡，一般动物生
27、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植物蛋白综合特征植物蛋白综合特征氮溶解指数（NSI)高功能性（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水产饲料中植物蛋白的作用水产饲料中植物蛋白的作用制作浮性饲料有更大的膨胀潜力；提高粘合性，增进颗粒持久性；降低原料成本；外涂作业时有较高吸油水平；灰分含量低，在螺杆和压模上的白色矿物沉积少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挤压的主要影响是将蛋白质拆散而后又重新连接在一起，在一
28、起，NSINSI下降，吸水性和膨胀性提高。下降，吸水性和膨胀性提高。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0%20%40%60%80%100%120%未挤压507090110130加工温度大豆蛋白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，若产品要求较好的溶解度，则温度可低一些。求较好的溶解度，则温度可低一些。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损失严重损失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
29、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。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，同时还起到重要成低分子物质，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，的粘合作用，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。减少工业合成粘合剂的添加，无毒
30、性。转化成葡萄糖、麦芽糖等碎化多糖，产生甜味转化成葡萄糖、麦芽糖等碎化多糖，产生甜味增加适口性增加适口性纤维素纤维素经挤压后，可溶性膳食纤维的量增加，保健作经挤压后，可溶性膳食纤维的量增加，保健作用用葡萄糖、蔗糖等葡萄糖、蔗糖等影响淀粉的糊化，与蛋白质发生反应，饲料效影响淀粉的糊化，与蛋白质发生反应，饲料效率降低。率降低。淀粉淀粉 碳水化合物碳水化合物能量来源能量来源 有利于饲料的膨胀有利于饲料的膨胀 提高饲料的粘合性和稳定性提高饲料的粘合性和稳定性 以两种形式存在以两种形式存在直链淀粉直链淀粉 支链淀粉支链淀粉-淀粉：淀粉：淀粉粒有许多淀粉分子排列成放射状微晶束构淀粉粒有许多淀粉分子排列成放
31、射状微晶束构成。这种微晶束系直链、支链淀粉分子相互平成。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内微晶束间隙与淀粉分子中游离下进入淀粉粒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，使更多的水分子进入淀粉粒内水溶解和渗出，使更多的水分子进入淀粉粒内部，从而使微晶束分离，形成一种间隙大且不部，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，中间充满水或溶液，处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于这种
32、糊化状态的淀粉称-淀粉。淀粉。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71.6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%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
33、提高淀粉的糊化度脂脂 肪肪使原料中微生物分解的脂肪酶完全失活，提高饲使原料中微生物分解的脂肪酶完全失活，提高饲料的贮藏性能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被脂肪复合物，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饲料，鱼类正常利用，但索氏抽提法不适用
34、于膨化饲料，应采用酸水解法，应采用酸水解法，三高条件下，甘油三酯会部分水解，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。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、芽孢杆菌全部失活维生素在膨化过程中的损失维生素在膨化
35、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微粒胶微粒胶囊、微囊型囊、微囊型V VE E醋酸酯、高稳性醋酸酯、高稳性V VC C磷酸酯，磷酸酯，虾青素虾青素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）9796949493VE(醇）554522
36、155VK(甲萘醌）6354373325VC5747312515胆碱9897969594其他B族维生素90-9685-9578-8976-8771-82虾青素在加工过程中的损失虾青素在加工过程中的损失63.663.159.158.848.2010203040506070粉碎调制器挤压机干燥、冷却真空喷涂虾青素含量（ppm DM)加鱼油注:喷涂鱼油的“稀释”作用导致虾青素含量下降。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，植物蛋白中的植酸可能同锌、锰等络合，降低效价降低效价糊化淀粉对矿物质的包被作用，可使矿糊化淀粉对矿物质的包被作用，可使矿物质的氧化
37、还原、吸湿返潮等向着有利物质的氧化还原、吸湿返潮等向着有利的方向发展的方向发展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*挤压温度稍高
38、，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 0.4a97.21.1b 96.80.6b97.90.2bMg68.5 0.4a59.62.7b 74.71.2c68.03.3a总磷21.20.1a12.54.8b 81.33.4c31.76.5d植酸磷29.91.2a19.66.1a60.91.9b60.60.2Cu89
39、.90.293.31.292.11.692.72.7Mn20.30.4a13.51.2a46.22.9b16.80.9aZn14.65.7a7.20.3b48.43.3c15.75.6a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29.499.389.796.576.35.788.355.943.855.4挤压大麦24.499.489.496.
40、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）中芥子甙总含量的影响（）中芥子甙总含量的影响（mol/g)低芥子甙菜籽-大豆混合料高芥子甙菜籽-大豆混合料未挤压18.491.6
41、150挤压13.473.73%碱液中11.256.63%（NH4)2SO4溶液中11.1/3%甲酸溶液中6.4/5%碱+1%Fe2(SO4)3溶液中/14.9*资料来源：Fenwich et al.,1986)水分和温度对抗胰蛋白酶（水分和温度对抗胰蛋白酶（TI)活力的影响活力的影响020406080100120水分（%）010203040100120140TI 活力（%）配方配方密度密度硬度硬度光洁度光洁度一致性一致性外形外形+淀粉淀粉-+?+油油(内源性的）内源性的）+-+纤维纤维?-(1)?+功能蛋白功能蛋白-+(2)?+非功能蛋白非功能蛋白+-+?+返工返工+-+(1)Function
42、 of grind and partical size(2)Large cell structure对于功能性差的鱼粉的应对措施对于功能性差的鱼粉的应对措施 提高粉碎细度；在预调制器中提高水或鱼油的量；需要更高性能的预调制器；提高功能性蛋白的使用量。草鱼膨化饲料养殖效果的中试草鱼膨化饲料养殖效果的中试材料与方法材料与方法 池塘条件：池塘条件：育成池塘条件：育成池塘条件：2 2个池塘，试验池个池塘，试验池10.0710.07亩；亩；对照池对照池10.0210.02亩；水深均为亩；水深均为2 2米左右。米左右。试验鱼试验鱼 主养鱼种：草鱼主养鱼种：草鱼 搭配鱼种：鲢、鳙及鲫鱼搭配鱼种：鲢、鳙及鲫鱼
43、放养规格和密度放养规格和密度1000010000尾草鱼，尾草鱼，130g/130g/尾、尾、50005000尾鲫鱼，尾鲫鱼，50g/50g/尾、尾、550550尾鳙，尾鳙，120g/120g/尾、尾、2000-25002000-2500鲢，鲢，70g/70g/尾。尾。试验饲料试验饲料粗蛋白粗蛋白粗脂肪粗脂肪水分水分粗灰分粗灰分环保型鱼环保型鱼种饲料种饲料36.2636.263.533.536.926.929.429.42硬颗粒鱼硬颗粒鱼种饲料种饲料39.0339.033.893.898.658.659.969.96环保型成环保型成鱼饲料鱼饲料27.3027.302.572.578.58.58.
44、98.9硬颗粒成硬颗粒成鱼饲料鱼饲料29.5129.512.532.5310.4610.469.489.48饲养管理饲养管理 日投喂率与投喂次数日投喂率与投喂次数 2%3%2%3%4 4次次/天。天。水质监测水质监测 DO,NHDO,NH3 3-N,NO-N,NO2 2-N-N育成期中试结果育成期中试结果实验池实验池对照池对照池草鱼草鱼鲫鱼鲫鱼鲢鳙鱼鲢鳙鱼草鱼草鱼鲫鱼鲫鱼鲢鳙鱼鲢鳙鱼育育成成阶阶段段收获量收获量(kg)6863978165160528051342饲料系数饲料系数1.272.09单价单价(元元/kg)7.09.04.07.09.04.0总收入总收入(元元)6344754977成本
45、成本(元元)4109942721总盈利总盈利(元元)2234812256投入产出投入产出比比1:1.541:1.28对水质的影响：对水质的影响：7979月份草鱼育成月份草鱼育成阶段池塘水质变化图阶段池塘水质变化图00.10.20.30.40.50.60.77-107-177-247-318-78-148-218-289-4（m g/L）氨氮 实验 组氨氮 对照 组亚硝酸盐 实验组亚硝酸盐 对照组监测日期膨化饲料与硬颗粒饲料的比较膨化饲料与硬颗粒饲料的比较 比较项目膨化饲料性状 比较项目膨化饲料性状养殖方面：1.浮性对沉性2，水中的稳定性3，颗粒的黏结度4，因掉入池中而造成的损失5，粉化率（不成
46、颗粒的粉状饲料）6，饲料的转化率7，投饲的管理有利好强少少高方便8，营养物质的消化率9，饲料中的细菌与毒物含量10，对水质的影响11，致病的可能性12，加工条件（如温度）对营养成分的影响13，管理的价值14，高产性能15，价格16，经济高少小小利：提高消化率弊：维生素损失多高好高好膨化饲料与硬颗粒饲料的比较膨化饲料与硬颗粒饲料的比较 比较项目膨化饲料性状饲料加工方面：1.资金投入2.加工成本3.劳力费用4.设备损耗（如模板的磨损）5.从最低成本选择多高高慢有利全球宠物食品发展概况全球宠物食品发展概况宠物的价值逐渐提高宠物的价值逐渐提高宠物在人们生活中的角色发生质的改变宠物在人们生活中的角色发生
47、质的改变实利方面实利方面-伙伴关系伙伴关系人口老龄化，宠物成为人们生活中的可信伴侣；人口老龄化，宠物成为人们生活中的可信伴侣；单身家庭日益增多；单身家庭日益增多；独生儿童的伙伴；独生儿童的伙伴；畜禽及水产饲料生产者投资宠物畜禽及水产饲料生产者投资宠物食品的市场原因食品的市场原因80年代以来，全球销售量稳步上升，每年5%递增，销售金额年增长8%；相对富裕的发展中国家销售额递增幅度达10%以上，大约为人类食品增长率的2倍以上；饲料配方、加工工艺，包装技术等方面发展更为成熟；用于生产干饲料的挤压熟化设备，易于和现成的配合饲料生产线整合，同时可用于生产高档水产饲料和乳猪料等高附加值产品。全球宠物食品市
48、场分布情况全球宠物食品市场分布情况 39%30.50%13%2%15%美国北美其它地区西欧日本其它地区发达国家概况发达国家概况-美国（美国（2002）销售额（US$millions变化度（与2001年比）销售比率所有宠物产品所有宠物产品$5,804.5-1.1%100%狗粮狗粮$2588.9-2.3%44.6%干狗粮 1421.1 -2.7 24.5 湿狗粮 621.4 -3.9 10.7 狗点心 494.3 1.9 8.5 半湿狗粮 52.2 -7.2 0.9猫粮猫粮$1944.1-1.8%33.5%湿猫粮 939.4 -3.0 16.2 干猫粮 900.1 -0.8 15.5 猫点心/饮品
49、 92.5 7.4 1.6 半湿猫粮 12.2 -26.2 0.2生活用品生活用品$1271.54.6%21.9%发达国家概况发达国家概况-欧洲欧洲,1999 数量kt 价值（百万英镑）占市场比例%湿狗粮40238749.6半湿狗粮481.1干狗粮26827735.5狗混合食品87577.3狗点心29516.5狗粮累计790780100湿猫粮43555580.4干猫粮7013519.6猫粮累计505690100猫狗粮累计12951470发展中国家概况发展中国家概况-中国中国 特点:90年代开始起步，规模小，产品单一发展潜力巨大，宠物拥有量仅次于美国，大约有66.2M只猫狗，同时观赏鱼市场广阔。
50、假设10%居民饲养宠物，每年为每只宠物购买千元食品，年消费量即可达到百亿元；2002年销售量增长速度400%，每年20%递增。政策导向转变全球宠物食品生产厂商全球宠物食品生产厂商 公司2000（US$billion)2002（US$billion)1.Mars Inc.6.87.92.Nestle SA7.87.83.Iams Co.The2.12.64.Hills Pet Nutrition1.92.05.Del Monte Foods.Co.0.01.26.DoaneNA0.887.Nutro Products Inc0.520.608.Agrolimen Sa0.00.359.Uni-C
