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近年來水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展迅猛。水產(chǎn)品具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,尤其是蛋白質(zhì)含量豐富,但由于魚蝦類對(duì)糖類的吸收利用能力低,所以蛋白質(zhì)就成了魚類生長(zhǎng)的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)絕大部分從食物中獲得,所以水產(chǎn)飼料的蛋白質(zhì)含量普遍要求比禽畜飼料的蛋白質(zhì)含量高得多,只有這樣才能保證魚類的營(yíng)養(yǎng)需求。于是蛋白質(zhì)對(duì)魚類的生存和生長(zhǎng)具有舉足輕重的作用。高蛋白飼料應(yīng)運(yùn)而生。高蛋白飼料是粗蛋白含量在20%以上、粗纖維含量在18%以下的飼料。為了使蛋白質(zhì)的利用率提高,結(jié)合蛋白質(zhì)的性質(zhì)來安排飼料加工工藝是很有必要的。
1蛋白質(zhì)功能結(jié)構(gòu)
蛋白質(zhì)變性對(duì)其結(jié)構(gòu)和功能的影響主要有:①由于疏水基團(tuán)暴露在分子表面,引起溶解度降低;②改變對(duì)水的結(jié)合的能力;③失去生物活性(例如酶或免疫性);④由于肽鍵的暴露,容易受到蛋白酶的攻擊,增加對(duì)酶水解的敏感性。易于動(dòng)物吸收,提高飼料利用率;⑤特征粘度增大,易于制粒;⑥不能結(jié)晶。
由上面蛋白質(zhì)的變性特征可以看出,蛋白質(zhì)的變性在飼料加工中占有很重要的作用。下面就從原料、調(diào)質(zhì)、制粒、冷卻等幾個(gè)方面,結(jié)合蛋白質(zhì)的特性來探討高蛋白飼料的加工工藝。
2原料對(duì)高蛋白質(zhì)飼料顆粒質(zhì)量的影響
原料對(duì)顆粒質(zhì)量的影響主要是指配方、水分、原料粒度的影響。
2.1配方
在高蛋白飼料配方中,蛋白質(zhì)是影響顆粒質(zhì)量的主要因素。天然蛋白質(zhì)含量較高原料生產(chǎn)出來的顆粒質(zhì)量較好。因?yàn)樘烊坏鞍踪|(zhì)在熱的作用下具有良好的可塑性,而且又增粘效果,故有利于制粒。同時(shí)蛋白質(zhì)含量高,則勢(shì)必降低淀粉含量,這樣也有效地克服了由于淀粉含量過高而造成的顆粒不堅(jiān)實(shí)和耐久性差的缺點(diǎn)。
2.2水分
原料含水量過高超過14.5%,以致在通常調(diào)質(zhì)條件下混合粉料的水分偏高,使粉料增加了粘度,不能完全從??字袛D出而在壓模內(nèi)圓表面形成一層“殼”,影響生產(chǎn)。原料水分過高還會(huì)造成成品顆粒水分偏高,影響產(chǎn)品質(zhì)量。蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力隨著蛋白質(zhì)的濃度的增高而增高。原料的含水率低,則有利于調(diào)質(zhì)過程蛋白質(zhì)結(jié)合水,有利于提高制粒質(zhì)量,以原料含水率低于13%為宜。
2.3原料粒度
原料粒度細(xì)則:原料的總表面積較大,有利于蛋白質(zhì)顆粒與蒸汽充分接觸,蒸汽吸收快,混合料較易升溫熟化,蛋白質(zhì)變性徹底,顆粒粘結(jié)性好,硬度增高,耐水性好。對(duì)于水生動(dòng)物來說,變性程度高的蛋白質(zhì)有利于動(dòng)物吸收,由此可增加蛋白的轉(zhuǎn)化率。但是,粒度過細(xì),會(huì)導(dǎo)致滾輪打滑,造成故障,會(huì)使顆粒變碎,影響工作效率,降低顆粒質(zhì)量,而且粒度過細(xì)也要增加能耗,對(duì)粉碎機(jī)的要求也較高,實(shí)現(xiàn)起來較困難。所以要根據(jù)實(shí)際需要來安排粉碎粒度。對(duì)于魚蝦料,粉碎要求有較高的細(xì)度,所以必要時(shí)可采用微粉碎機(jī)。
3調(diào)質(zhì)對(duì)高蛋白質(zhì)飼料顆粒質(zhì)量的影響
調(diào)質(zhì)就是在高壓高溫蒸汽的作用下,使蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化,以利于制粒,同時(shí)改變蛋白質(zhì)的理化特性,以利于動(dòng)物飼用。
熱是蛋白質(zhì)變性的最普通的因素,伴隨熱變性,蛋白質(zhì)的伸展程度相當(dāng)大。變性速度取決于溫度,一般在45~50℃變性的速度已經(jīng)可以察覺,到55℃時(shí)變性就可進(jìn)行的很快。對(duì)于蛋白質(zhì)變性反應(yīng),當(dāng)溫度上升10℃,速度可增加600倍左右,因?yàn)榫S持二級(jí)三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的各種相互作用的能量都很低,蛋白質(zhì)的這種性質(zhì)叫做蛋白質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的溫度系數(shù)。結(jié)合淀粉糊化的特點(diǎn),對(duì)于普通飼料來說,料溫達(dá)到60~80℃即可,在這個(gè)溫度下,淀粉即可糊化,蛋白質(zhì)變性也可以達(dá)到良好的效果。但是對(duì)于高蛋白飼料而言,可利用蛋白含量高和蛋白變性溫度系數(shù)高的特點(diǎn),提高調(diào)質(zhì)溫度,使蛋白質(zhì)的變性較為徹底,同時(shí)也可提高調(diào)質(zhì)器的生產(chǎn)效率,從而有利于生產(chǎn)。但是過高調(diào)質(zhì)溫度,會(huì)使調(diào)制器部件的溫度過高,可能造成局部飼料被燒焦,從而不利于制粒。而且,較高的調(diào)質(zhì)溫度對(duì)鍋爐及蒸汽管路的要求也較高,不易實(shí)現(xiàn)。
蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力一般隨溫度的升高而降低,這是因?yàn)榻档土藲滏I鍵合。蛋白質(zhì)加熱時(shí)發(fā)生變性和聚焦,后者可以減少蛋白質(zhì)的表面面積和極性氨基酸對(duì)水結(jié)合的有效性。另一方面,結(jié)構(gòu)很緊密的蛋白質(zhì)在加熱時(shí),發(fā)生解離和伸展,原來被掩蓋的肽鍵和極性側(cè)鏈暴露在表面,從而提高了極性側(cè)鏈的結(jié)合水的能力。所以從總體來看,高溫有助于蛋白質(zhì)對(duì)水分的吸收。這對(duì)于蛋白質(zhì)的變性及后續(xù)的制粒工藝有著重要的影響。在調(diào)質(zhì)過程中,飽和蒸汽和物料接觸時(shí)蒸汽在物料表面凝結(jié)時(shí)放出大量的熱,使物料溫度大幅上升,同時(shí)水蒸汽以水的形式凝結(jié)在粉料表面,在熱量和顆粒內(nèi)外水分的差異和溫度的共同作用下,粉料開始吸水膨脹,直至破裂,使淀粉變成粘性很大的糊狀物,同時(shí)由于蛋白質(zhì)變性后分子成纖維狀,肽鍵伸展疏松,分子表面積增大,流動(dòng)滯阻,因而粘度增加,因此粉料變得柔軟,通過模的阻力降低,提高制粒機(jī)的生產(chǎn)效率,降低了能耗。也應(yīng)該注意到,如果水分過高,會(huì)使粉料變稀,粉料不會(huì)被壓入模孔,而直接從模輥與壓模之間擠出,從而在壓模內(nèi)部形成一層殼,導(dǎo)致??锥氯4送?,干蛋白顆粒的大小、表面孔隙和內(nèi)孔隙也同樣影響吸水的速度和程度。
關(guān)于調(diào)制過程的因素,最重要是水蒸汽的質(zhì)量,它直接影響到制粒質(zhì)量的好壞以及蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化率。水蒸汽的壓力、溫度,以及水蒸汽中的飽和蒸汽的含量是評(píng)價(jià)飼料調(diào)質(zhì)蒸汽質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。在高蛋白飼料加工中,水蒸汽以高溫高壓及飽和蒸汽含量高為宜。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)在100℃以下加熱時(shí),可以達(dá)到變性的目的,而且不會(huì)損害蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)成分,所以應(yīng)該安排上述參數(shù),使粉料處于較高的溫度但不超過100℃的條件下。
4制粒對(duì)高蛋白質(zhì)飼料顆粒質(zhì)量的影響
調(diào)質(zhì)好了的粉料在制粒機(jī)里被制成顆粒。經(jīng)調(diào)質(zhì)的蛋白質(zhì)具有良好的可塑性而且有增粘效果,所以有助于制粒。粉料在制粒機(jī)里被壓縮,溫度會(huì)進(jìn)一步升高,使淀粉及蛋白質(zhì)的性質(zhì)達(dá)到最佳狀態(tài)。物料被壓縮的程度取決壓模的深徑比、模輥間隙及壓模的轉(zhuǎn)速等因素。試驗(yàn)表明,深徑比大的壓模制成的顆粒硬度較高,有利于飼料的存儲(chǔ)及運(yùn)輸。但是深徑比過大,則會(huì)使生產(chǎn)率低,甚至?xí)o法壓出顆粒。同樣模輥間隙也很重要,間隙過大,飼料不會(huì)被壓入模孔而直接從??组g隙中擠出;間隙過小,能耗大增,生產(chǎn)率低,模輥與壓模的磨損也會(huì)加大。
5冷卻干燥對(duì)高蛋白質(zhì)飼料顆粒質(zhì)量的影響
由制粒機(jī)制出的顆粒不僅溫度高,而且含水率高,必須進(jìn)行冷卻干燥。冷卻過程是濕熱傳遞過程,在風(fēng)的作用下,顆粒的水分及熱量從表面蒸發(fā)出去,內(nèi)部的水分通過毛細(xì)管向表面擴(kuò)散。由于高蛋白飼料的調(diào)質(zhì)及制粒加工性能較好,故制粒后的顆粒較為致密,這樣一方面有利于顆粒硬度的提高,另一方面卻造成顆粒表面水分易于去除而內(nèi)部水分較難干燥和冷卻困難。故而高蛋白飼料冷卻干燥要求的條件較高,可以采用降低風(fēng)速和延長(zhǎng)冷卻時(shí)間的工藝,這樣可以防止由于內(nèi)外熱量差異引起應(yīng)力而導(dǎo)致顆粒破裂。
總之,影響高蛋白飼料顆粒質(zhì)量的因素還有很多,本文緊緊就較為重要的四點(diǎn)結(jié)合蛋白質(zhì)的性質(zhì)加以闡述高蛋白飼料生產(chǎn)的工藝特性。在生產(chǎn)過程中要將各個(gè)因素綜合起來考慮,制訂適合具體環(huán)境下的工藝參數(shù),才能到良好的制粒效果。 |
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