Особенности экcтрудирования зерновых при вводе корма поросятам
О. ЩЕРБАКОВА, д-р техн. наук, Международная промышленная академия
Р. БЕХМЕТЬЕВ, Московский государственный университет технологий и управления им. Разумовского
Решение проблемы стабильного обеспечения сбалансированными отечественными комбикормами свиноводства позволит повысить конкурентоспособность и рентабельность отрасли, снизить импортозависимость и улучшить качество животноводческой продукции. Особая роль в данном сегменте отводится престартерным и стартерным комбикормам, так как именно их качество и биологическая ценность закладывают основу продуктивности и конверсии корма на всех последующих этапах выращивания свиней.
Многочисленные исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом, показали высокую эффективность влаготепловой обработки зерна для повышения биологической ценности корма. При этом отмечены глубокие биохимические процессы, приводящие к существенным качественным преобразованиям углеводного и белкового комплексов. Положительным результатом является улучшение вкусовых качеств зерна в результате образования ароматических веществ. В настоящее время особое значение приобретает использование растительного белка для кормления животных. Наиболее быстрый и эффективный способ восполнения нехватки белковых компонентов комбикормов — организация переработки сои, так как она содержит не только большое количество белка, но и богата незаменимыми аминокислотами, в том числе лизином. Содержащиеся в сое антипитательные вещества, тормозящие пищеварительные процессы в организме свиней и, тем самым, препятствующие включению ее в рецепты комбикормов в сыром необработанном виде, имеют белковую природу и при тепловой обработке подвергаются инактивации. Основные питательные вещества зерна в том виде, в каком они находятся в комбикорме, также не усваиваются организмом молодняка свиней из-за неразвитости ферментативной системы. Поэтому для более эффективного использования питательных веществ зерна, доля которого в рецептах комбикормов составляет свыше 60%, необходимо подвергать влаготепловой обработке. Из всех существующих способов влаготепловой обработки наиболее перспективным в производстве кормов является экструзия, так как данным способом можно перерабатывать как цельное зерно, так и измельченное, как монокультуры, так и смеси различных зерновых и зернобобовых культур, что особенно важно при производстве комбикормов.
Все изложенное выше обусловило необходимость проведения экспериментальных исследований по выбору оптимальных режимов обработки смесей злаковых и зернобобовых культур методом экструдирования. В настоящей статье приводятся результаты исследований экструдирования зерна злаковых и бобовых культур и их смесей при производстве престартерных и стартерных комбикормов для поросят. В результате исследований установлено, что экструдирование основного зернового компонента престартерных и стартерных комбикормов для поросят — ячменя без пленок кондиционной влажности как в виде цельного зерна, так и в виде размола с различным модулем крупности, осуществляется с большими затруднениями. Температура продукта в камере экструдера поднимается до 150–170°С, давление неустойчивое с колебания ми в пределах от 1 до 5 МПа, процесс протекает нестабильно, при этом отмечается образование комков продукта и заклинивание шнека экструдера.
Продукт на выходе из экструдера был разнородным с меняющимися качественными показателями, как по влажности (6,2–9,8%), так и характеристике углеводного комплекса: содержание декстринов — 4,7–8,5%, атакуемость крахмала глюкоамилазой 122–388 мг/г (табл. 1). Увлажнение измельченного ячменя путем добавления воды или пропаривания при давлении пара 0,2–0,3 МПа стабилизирует процесс экструдирования, причем с повышением влажности зерна пластичность экструдируемой массы улучшается, производительность экструдера увеличивается, температура продукта в камере экструдера снижается до 140–150°С. Стабильно высокое качество экструдата получено при влажности пропаренной смеси 17– 18%. Экструдат имел хорошую пористую структуру и характеризовался высокой степенью модификации крахмала (содержание декстринов 11–11,6%, атакуемость крахмала глюкоамилазой 300–319 мг/г) при влажности 12–13%. По органолептическим показателям более качественный продукт получен при крупности исходного сырья, характеризуемой проходом сита через отверстия диаметром 3 мм. Стабилизации процесса экструдирования и качества конечного продукта способствовало добавление к ячменю кукурузы, богатой жиром (до 4%). Экструдирование измельченных смесей ячменя с кукурузой в соотношении компонентов 3:1; 2:1 и 1:1 без предварительного пропаривания и увлажнения приводило к увеличению содержания декстринов в экструдате с 0,3–0,4% до 9,7–23,1% и атакуемости крахмала глюкоамилазой с 73–89 мг/г до 174–501 мг/г при влажности продукта 6,2–9,2%. При этом температура продукта в экструдере поднималась до 100–150°С. Экструдат имел однородную пористую структуру.
Пропаривание смесей перед экструдированием повышало его производительность при снижении температуры обработки до 100–115°С, что влияло на изменения в углеводном комплексе конечного продукта (содержание декстринов 12,2%, атакуемость крахмала глюкоамилазой 180–228 мг/г), снижая его качество по сравнению с продуктом, полученным при экструдировании аналогичной смеси без предварительного пропаривания. Таким образом, экструдирование смесей измельченных ячменя и кукурузы в различных соотношениях, входящих в рецепты престартерных или стартерных комбикормов для поросят, показало, что за счет наличия кукурузы процесс можно проводить без дополнительной подготовки смеси по влажности путем пропаривания и получать продукт высокого качества, удовлетворяющий требованиям к кормам для молодняка сельскохозяйственных животных по переваримости и усвояемости питательных веществ.
Инактивация антипитательных ве- ществ сои до требуемых норм (влажность 7,1–7,5%, активность уреазы 0,10–0,15 ед. рН, активность ингибитора трипсина 4,0–8,5 мг/г, доля водорастворимого протеина 20–25%) достигается экструдированием при температуре 120–130°С, добиться которую удалось установкой на выходной головке экструдера филье- ры с отверстием диаметром 3–4 мм (табл. 2). При этом следует отметить, что экструдат выходит из фильеры в виде струи и при охлаждении превращается в мелкую крупку с частицами размером менее 5 мм, не требующую гранулометрической подготовки при производстве престартерных и стартерных комбикормов. Получаемая полножирная соя имеет пористую структуру и увеличивается в объеме: объемная масса на 40% нижепо сравнению с исходной (416–426 и 730 кг/м3 ). Потеря влаги (усушка) при обработке сои составляет 2,0–3,8%.
В результате экспериментов установлено, что качество экструдата зависит от температуры экструзии, на которую в свою очередь влияет размер отверстия фильеры и величина подачи продукта, то есть производительность экструдера, а также влажность сои, направляемой на экструдирование. При переработке смеси сои с горохом на экструдере КМЗ-2У его производительность изменялась в пределах 430–480 кг/ч, а температура продукта на выходе — от 127 до 132°С. Во всех опытах получено удовлетворительное качество обработанных смесей по показателю активности уреазы (0,05– 0,13 ед. рН), что свидетельствует об инактивации и других антипитательных веществ сои. Так, трипсинингибиторная активность экструдированных смесей снизилась при обработке с 13,8–17,1 мг/г до 1,1–4,4 мг/г. Отмечено также увеличение атакуемости углеводов амилолитическими ферментами с 96,5–108,5 мг/г до 120–165 мг/г.
Экструдированные смеси представляли собой мелкую крупку, не требующую гранулометрической подготовки при производстве престартерных комбикормов. Результаты опытов по экструдированию смеси сои с ячменем подтвердили установленные в предыдущих опытах закономерности. В частности, показано, что на производительность экструдера влияет как состав смеси, так и величина отверстия фильеры. Так, когда смесь на 1/3 состояла из сои (смесь сои и ячменя в соотношении 1:2), производительность экструдера составила 810 кг/ч. С увеличением содержания сои в смесях производительность увеличилась до 995–1100 кг/ч. В то же время при малых концентрациях сои в смесях и при снижении величины отверстия в фильере с 9 мм до 6–4 мм температура продукта в экструдере повысилась до 155–165°С (жесткий режим), и отмечалась полная инактивация уреазы. Для сои такое снижение активности уреазы считается нежелательным, а для смесей требует дальнейшего изучения. При увеличении в смесях доли сои до 1/2–2/3 части (смеси сои и ячменя в соотношении 1:1 и 2:1) температурный режим обработки снижается до 120–135о С, и в экструдированных смесях активность уреазы находится на уровне 0,17–0,19 ед. рН, а ТИА 1,5–1,7 мг/г. Кроме этого, в экструдированных смесях отмечается незначительное увеличение атакуемости крахмала амилолитическими ферментами (с 97,2–111,4 мг/г до 145,0–188,5 мг/г). Фракционный состав частиц экструдированных смесей показывает, что содержание крупных фракций (остатки на ситах с отверстиями диаметром 7 и 5 мм) превышает требования к крупности компонентов комбикормов, что вызывает необходимость в измельчении крупных фракций или всего продукта. Таким образом, в результате исследований установлено, что экструдирование сои с другими бобовыми или злаковыми культурами обеспечивает более стабильную работу экструдеров по сравнению с обработкой сои. Оптимальное соотношение сои и других бобовых или злаковых культур в смеси, обеспечивающее наиболее полное поглощение жира и гранулометрический состав, не требующий дополнительного измельчения продукта после экструдирования, составляет 1:1. Удовлетворительная инактивация антипитательных веществ и повышение переваримости питательных веществ достигается при температуре обработки 125–135°С. Такую температуру можно обеспечить установкой в выходной головке экструдера фильеры с отверстием диаметром 4–5 мм и изменением расположения шнеков и греющих шайб. Кормовые продукты, полученные путем экструдирования двух зерновых культур после предварительного смешивания и измельчения и полученные после измельчения без предварительного смешивания, по показателям питательности существенных отличий не имели.
Следует отметить, что при совместном экструдировании сои с зерновыми или бобовыми культурами происходит большая потеря влаги, чем при экструдировании сои. Так, экструдирование смеси сои и ячменя привело к потере 3,2–4,9% влаги, смеси сои и гороха — 4,9–5,4%. В обработанных смесях отмечается незначительное увеличение содержания растворимых углеводов и рост атакуемости крахмала амилолитическими ферментами. Экструдированные смеси сои с другими культурами имеют такую же объемную массу, что и полножирная соя (соответственно 460–478 кг/м3 и 440–500 кг/м3 ). Температурный режим обеспечивает получение продуктов по крупности, не требующих гранулометрической подготовки. Таким образом, при производстве престартерных и стартерных комбикормов для поросят с целью повышения переваримости углеводов, денатурации белка, инактивации антипитательных факторов, повышения вкусовых качеств, обеззараживания, а также с целью включения в рецепты полножирных семян сои, заменяющих не всегда качественный и зачастую полученный из генетически модифицированной сои шрот, целесообразно зерновое сырье и семена сои подвергать экструдированию в составе смеси, приготовленной в соответствии с рецептом вырабатываемого комбикорма. При экструдировании смесей подготовленные зерновые компоненты дозируются в соотношениях, предусмотренных рецептом, и смешиваются. С целью наиболее полного разрушения семян и инактивации антипитательных веществ на экструдерах в выходной головке устанавливается специальная фильера с отверстиями диаметром от 3 до 8 мм в зависимости от типа применяемого экструдера и обрабатываемой смеси. Температура экструдата на выходе из головки экструдера должна быть в пределах 125–140°С. Получаемый экструдат представляет собой крупку пористой структуры, не требующей гранулометрической подготовки.
Читайте всегда свежие статьи по экструдированию кормов в блоге сайта akom-2014.ru и приобретайте надежные экструдеры кормов в нашей компании в разделе сайта «Экструдеры»