擠壓膨化機(jī)的發(fā)展歷史和介紹

apple12151007 2011-1-12 11:15

2308 2 來自: 中國飼料行業(yè)信息網(wǎng)

簡介

擠壓膨化技術(shù)應(yīng)用于飼料工業(yè)起始于五十年代的美國，主要用于加工寵物飼料，對(duì)動(dòng)物飼料進(jìn)行預(yù)處理以改進(jìn)消化性和適口性及生產(chǎn)反芻動(dòng)物蛋白補(bǔ)充料的尿素飼料。

　　直接膨化谷物原料，隨糖份和脂肪含量的變化，腔內(nèi)水分通常在 12 - 18 %之間，物料溫度可達(dá) 180 度。
　　為防止物料被膨化腔內(nèi)表面燒焦而過分褐變或限制蛋白變性程度，也可以在膨化腔隔層內(nèi)加注冷水?！　≡黾铀只蛴偷暮?，或通過降低螺桿轉(zhuǎn)速或改變螺旋配置來降低剪切程度可以降低物料的溫度。
　　膨化機(jī)溫度的穩(wěn)定性，直接影響其出料的連續(xù)性和產(chǎn)品質(zhì)量。
　　影響膨化機(jī)溫度的因素：
　　膨化腔內(nèi)部結(jié)詬;
　　易損件磨損程度;
　　原料;
　　控制參數(shù)設(shè)置;
　　熱能輸入變化;
　　環(huán)境溫度波動(dòng)。
　　5 、膨化腔壓力
　　膨化腔壓力與物料特性有關(guān)，一般粘度越大，膨化腔壓力越大;一般膨化腔溫度越高，膨化腔壓力越大;一般膨化腔壓力越大，功耗越大;膨化腔壓力越大，磨損越嚴(yán)重。
　　6 、壓模壓力
　　壓模壓力越大，成型狀況越差;壓模開空面積越大，壓模壓力越小;膨化機(jī)?？變?nèi)側(cè)壓力一般約為 25 - 40 巴;壓模壓力越大，膨化越強(qiáng)烈，閃蒸越嚴(yán)重，水分損失越大;壓模壓力越大，功耗越大;壓模壓力越大，壓模損失越嚴(yán)重。
　　三、擠壓過程中飼料營養(yǎng)成分的變化。
　　(一)、擠壓過程中碳水化合物的變化
　　碳水化合物是飼料中的主要組成成分，通常在飼料中占到 60% ～ 70% ，因此是影響擠壓飼料特性的主要因素。碳水化合物根據(jù)其分子量大小、結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)差異可分為淀粉、纖維、親水膠體及糖四類，它們?cè)跀D壓過程中的變化及作用各不相同。
　　1、淀粉
　　擠壓作用能促使淀粉分子內(nèi) 1-4 糖苷鍵斷裂而生成葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖及麥芽糊精等低分子量產(chǎn)物，致使擠壓后產(chǎn)物淀粉含量下降。但擠壓對(duì)淀粉的主要作用是促使其分子間氫鍵斷裂而糊化。淀粉的有效糊化使擠壓處理不僅改善了飼料的營養(yǎng)，而且有利于飼料成粒，從而提高飼料加工品質(zhì)。
　　淀粉在擠壓過程中糊化度的大小受擠壓溫度、物料水分、剪切力、螺桿結(jié)構(gòu)及在擠壓機(jī)內(nèi)的滯留時(shí)間、模頭形狀等因素影響。一般規(guī)律是高水分、低溫?cái)D壓使淀粉部分糊化，低水分、高溫?cái)D壓有利于提高淀粉的糊化度，且使淀粉部分裂解為糊精?！　∫话?，谷物類淀粉在 50 - 60 ℃ 開始膨脹，豆類淀粉在 55 - 75 ℃ 開始膨脹。原料的變性溫度因水分而異，對(duì)含水 20 %的純小麥淀粉糊化溫度為 120 ℃ 。
　　淀粉有直鏈淀粉與支鏈淀粉之分，它們?cè)跀D壓過程中表現(xiàn)出不同的特性。就膨化度而言，總的趨勢(shì)是淀粉中直鏈淀粉含量升高則膨化度降低，有報(bào)道說 50% 直鏈淀粉與 50% 支鏈淀粉混合擠壓可得到最佳的膨化效果。另外，來源不同的淀粉其擠壓效果也存在差異，小麥、玉米和大米中的谷物淀粉具有較好的膨化效果，塊莖淀粉不僅具有很好的膨化性能而且又具有十分好的黏結(jié)能力。
　　通過膨化加工不僅可以將淀粉顆粒以及中間的介于半晶體狀體和晶體狀體區(qū)域的表面積顯著擴(kuò)大，而且可將其組織結(jié)構(gòu)極大地瓦解。使淀粉顆粒遭到極大地破壞后融為一體，形成象塑料一樣的平緩區(qū)域。正是由于這種變化，雖然乳豬小腸內(nèi)的淀粉酶的活性極低，也可改善對(duì)淀粉的消化率。
　　2、纖維
　　纖維包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，它們?cè)陲暳现型ǔ３洚?dāng)填充劑。由于用于擠壓的纖維原料及擠壓采用的設(shè)備和工藝條件不同，對(duì)擠壓過程中纖維數(shù)量的變化文獻(xiàn)報(bào)道差異較大。 Fornal 等對(duì)蕎麥與大麥的擠壓研究， Wang 等對(duì)小麥和小麥麩皮的研究表明，擠壓后的纖維數(shù)量降低，而 Bjorck ( 1984 )、 Ostergard ( 1989 )分別對(duì)全麥粉及全大麥粉擠壓研究的結(jié)果正好同上述相反;至于 Silijestron ( 1986 )及 Schweizer ( 1986 )研究則認(rèn)為全麥粉在擠壓過程中其總纖維含量不發(fā)生變化。但對(duì)擠壓過程中纖維質(zhì)量變化的研究結(jié)果較為一致，均表明纖維經(jīng)擠壓后其可溶性膳食纖維的量相對(duì)增加，一般增加量在 3% 左右，表 1 是 Wang 等在不同條件下分別對(duì)整粒小麥與小麥麩皮擠壓后纖維變化的研究結(jié)果。由于可溶性膳食纖維對(duì)人體健康具有特殊的生理作用( Gordon ， R.Huber ， 1991 ; Cummings ， J.H ， 1978 )，因此采用擠壓手段開發(fā)膳食纖維無疑是一個(gè)很好的方法?！　★暳瞎I(yè)中的纖維原料主要來源于玉米、餅粕和糠麩。在擠壓過程中，其規(guī)律一般是膨化度隨纖維添加量增加而降低，但不同來源的纖維或纖維純度不同對(duì)膨化度的影響有明顯差異，其中以豌豆和大豆纖維的膨化能力為好，它們?cè)谝缘矸蹫橹髟系娘暳现刑砑恿窟_(dá)到 30% 對(duì)最終產(chǎn)品的膨化度也無顯著影響，而象燕麥麩及米糠，由于它們含有較高的蛋白質(zhì)及脂肪，其膨化能力就很差。
　　3 、親水膠體
　　膠體主要用于水產(chǎn)飼料的生產(chǎn)，通常有阿拉伯膠、果膠、瓊脂、卡拉膠和海藻酸鈉等親水膠體，它們經(jīng)擠壓后其成膠能力將普遍下降。在擠壓過程中其親水特性還將影響常規(guī)的擠壓條件，降低擠壓產(chǎn)品的水分蒸發(fā)速率及冷凍速率，提高產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)性能。對(duì)于一個(gè)特定的產(chǎn)品，在選擇親水膠體時(shí)膠體的粘稠性、成膠性、乳化性、水化速率、分散性、口感、操作條件、粒徑大小及原料來源等因素均得慎重考慮。
　　4、糖
　　糖具有親水性，在擠壓過程中將調(diào)控物料的水分活度，從而影響淀粉糊化。擠壓的高溫、高剪切作用使糖分解產(chǎn)生羰基化合物，從而同物料中的蛋白質(zhì)、游離氨基酸或肽發(fā)生美拉德反應(yīng)，影響擠壓飼料的顏色。另外，在擠壓過程中添加一定量的糖能有效地降低物料的粘度，從而提高物料在?？诔隹跁r(shí)的膨化效果，這一點(diǎn)對(duì)控制水產(chǎn)飼料的沉浮性有一定的幫助。因此，在擠壓飼料中糖除了起提供能量作用外，主要是作為一種風(fēng)味劑、甜味劑、質(zhì)構(gòu)調(diào)節(jié)劑、水分活度與產(chǎn)品顏色調(diào)控劑而被應(yīng)用，通常使用的糖有蔗糖、糊精、果糖、玉米糖漿、糖蜜、木糖和糖醇。
　　(二)、擠壓過程中蛋白質(zhì)的變化
　　蛋白質(zhì)受擠壓機(jī)腔內(nèi)高溫、高壓及強(qiáng)機(jī)械剪切力作用，導(dǎo)致蛋白質(zhì)最終變性。這種變性使蛋白酶更易進(jìn)入蛋白質(zhì)內(nèi)部，從而提高消化率。

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