水产饲料加工工艺探讨.doc

水产饲料加工工艺探讨摘要：本文从鱼类摄食及消化道特点为切入点，分析水产饲料的特性，及影响水产饲料质量的主要因素，对鱼类饲料的加工工艺进行初步探讨，并对如何从工艺上解决水产饲料耐水性水产饲料最重要的特点的问题进行讨论。最后，对水产饲料加工的发展前景做预测。1水生动物摄食及消化生理特点要生产高品质的水产饲料，首先必须了解水生动物的摄食及消化吸收生理特点。11消化道大多数鱼类无胃。即使有胃其消化能力与陆生动物不同，而且种间差异很大，因而肠道是鱼虾的主要消化器官。消化道分化简单而且短小，是鱼虾的共同特征。消化道的长短，决定了动物对营养物质利用的难易程度。其生理特点决定了粒度越细的食物，越利于水生动物消化吸收。12摄食量水生动物摄食量远低于陆生畜禽，动物的日采食量越小，要求人工配合饲料的混合均匀度越高。13摄食方式和摄食时间陆生畜禽靠视觉和嗅觉快速寻觅食物：鱼类依赖眼睛、侧线和触须寻找食物，鱼类是吞食，将食物整粒吞入口腔中经过驯化的鱼类，能定时定点采食，每次投食后1020min采食完毕；虾类靠触觉和嗅觉寻找食物它是用前足“抱”着慢慢啃食，常常是一粒未啃完，又去“抱”另一粒，如此反复，虾的觅食过程和啃食过程都相应缓慢，完成一次摄食过程大约需要90150min，由于采食时间的不同，不同的水生动物的饲料要具有相应的水中稳定性。2. 水产饲料的不同形态及水产饲料的特点21水产饲料的不同形态我国水产养殖品种繁多，按水的盐度可以分为淡水和海水品种：按生物分类可以分为鱼类、甲壳类、两栖类、爬行类等；根据水生动物的不同摄食习惯，水产饲料可以加工成不同形状，如：粉状饲料、硬颗粒饲料、膨化浮性饲料、微粒子饲料等。粉状饲料多用于鳗鱼、甲鱼等特种水产饲料，它以a一淀粉作为黏结剂，粉料投喂前加一定水分，借助小型螺带式搅拌机，揉成糜团状投喂。硬颗粒饲料是目前水产养殖中普遍使用的，适用于多数淡水鱼类、海淡水虾蟹、观赏鱼类等。膨化饲料多用于海水网箱、浅海滩涂、高附加值淡水鱼类、观赏鱼类等，目前被认为是可持续发展的健康水产饲料。微粒子饲料也称开口饲料，如虾片等，旨在取代育苗时的生物饵料。22水产饲料的特点1、水产饲料的粒度小水生动物个体小，消化道短，采食量少，为了提高吸收能力，水产饲料要求比畜禽饲料的粒度小。减小原料的粒度可实现以下的作用：提高饲料的消化吸收率；提高饲料的耐用性；改善饲料的适口性和提高饲料的品质。2、蛋白质含量高、碳水化合物含量低畜禽饲料的蛋白质含量一般小于20，而水生动物饲料的蛋白质含量多数为30一40，而甲鱼与鳗鱼饲料中蛋白质含量各高达6070，同时水产饲料对蛋白质的品质要求也高，虽然动物蛋白质品质好，容易消化吸收，但资源缺乏。因此，人们开始使用植物性原料(如大豆与饼粕)通过加工处理代替部分动物性蛋白的用量。3、饲料在水中要具有良好的耐水性，一般要保持23 h，虾饲料的耐水时间一般在4一12 h。耐水性过高会影响水生动物的消化吸收，因根据不同的饲喂对象要求不同的耐水性。投喂的饲料，要优质安全适量，不污染水质。目前，水产养殖已向生态养殖模式转化，保护水生动物的生长环境特别重要。4、水产饲料的生产，要加强管理，严禁交叉污染，有的原料需作无菌处理，所选用设备要便于清理，少残留。最好生产对虾、鳗鱼饲料时，不能同时生产其他种类饲料，以防交叉污染。3水产饲料加工品质的特别要求31水中稳定性(耐水性)水产饲料投放水中时要求吸水快、软化及时、溶失少、不溃散并保持原型，这就是水中稳定性。常用时间单位h或min来表示。良好的耐水性才能保证饲料被水生动物充分利用，而且不污染水质。各类水产饲料的耐水性要求如下：普通淡水鱼硬颗粒饲料，15min左右；海淡水虾蟹饲料，120min；海淡水鱼类、蛙类膨化饲料，8h。32原料粉碎粒度针对鱼虾消化道短小、消化吸收功能弱的特点，在工艺上尽可能提高物料粉碎细度，增加饲料与动物肠道接触面积，从而提高消化利用率。尾畸久雄(1985)用不同粉碎粒度的白鱼粉测试虹鳟鱼的消化率，结果表明：原料粉碎粒度为1030目，消化率为11：粉碎粒度为3050目，消化率为5l；粉碎粒度为50120目，消化率提高到73；粉碎粒度大于120目，消化率无显著差异。33混合均匀度水生动物日摄食量较少，因而鱼虾要从少量的日粮内获得全面的营养，必须保证饲料营养成分均匀，所以饲料加工过程需要高质量的混合均匀度。一般情况下，饲料生产混合均匀度变异系数要求是：畜禽料CV10，预混料CV燕麦小麦”。这主要是小麦蛋白质质量比大麦和燕麦差，也就是说小麦中的赖氨酸和苏氨酸的含量低。根据必需氨基酸指数计算的饲料中蛋白质的生物学价值小麦为55、燕麦为70、大麦为73。此外，饲料中必需的营养成份含量过高还会引起消化不良，如蛋白质含量过多时，鱼体蛋白质的积蓄量几乎不变，体重的增加并不与饲料中蛋白质含量成正比。这不但造成了蛋白质的浪费，其蛋白质的代谢产物还污染水质。因此，饲料中的各种营养成份含量应有一个最适量，实践证明，鱼饲料中蛋白质和非蛋白质之间应有一个适当的比例，而且只有蛋白质充足时，其它的营养成份才能有效地被利用。若饲料中的某种营养成份缺乏还会影响其它有效成份的利用。饲料中的原料营养互补可提高饲料的利用率。鱼类对饲料的营养需要有其自身的特点。如鱼类能充分利用饲料中的蛋白质和脂肪，但不能很好地利用碳水化合物，而且很难消化纤维素，鱼类的食性不同营养需要也不同。所以要因鱼而异制定合理的饲料配方，只有当饲料中的营养成分与鱼类的需求相吻合时才能提高消化吸收率，降低饲料系数。这也就说，饲料系数很大程度上决定于饲料配方合理性。 42饲料原料的质量与加工调制饲料原料的品种、产地、等级、异物含量、贮存条件以及贮存期的不同，其营养成分的差别很大。因而，饲料原料对配合饲料的营养成份和质量有直接的影响。原料的质量好，等级高，制成的配合饲料可达到预期的营养水平，反之饲料的营养将有所变化。尤其饲料原料的贮存时间，对饲料的营养价的影响较大。虽然，原料的粗蛋白质含量在贮存过程中不会改变，但随着贮存期的延长蛋白质的溶解度和消化率逐步下降，当原料在24下贮存2年，蛋白质消化率下降8%；原料中其它营养成分在贮存过程中也会有不同程度的降效。其中VE的损失最为严重，脂肪在贮存过程中受脂肪酶的分解，极易酸败，使用这种降效的原料将大大降低配合饲料的质量。此外，由于水产饲料的特殊性，所以对饲料的加工技术要求较高。影响饲料加工质量的工艺指标主要是粉碎粒度、调质蒸气的压力和温度。试验证明，饲料加工粒度在1020目消化率为11%，3050目消化率为51%，50目以上消化率为73%。原料粒度细则表面积大，可获得较好的调质效果，饲料的熟化程度高，糊化更充分，颗粒的粘结性好，入水后不易散失，鱼类摄食后易于消化吸收，饲料系数低。在饲料加工的标准中，对水产饲料粉碎粒度的要求是：淡水鱼料要求全部通过20目筛，40目筛上物不得超过30%；对虾料要求全部通过40目筛，60目筛上物不得超过20%。饲料原料过细和过粗都会增大饲料系数。此外，调质工艺对饲料的质量影响是至关重要的，蒸气压力和物料通过调质器的时间，决定了物料的熟化的程度。对于不同的原料调质的工艺参数不同。如果熟化的水份不足，温度不够，原料糊化不充分将影响消化率，而熟化过度将会破坏饲料中的营养成份，其中损失最大的是赖氨酸。从而使饲料可利用率下降，饲料系数增大。对水产饲料来讲调质的最适含水量12%左右，物料的温度以70为宜，这不但能提高制粒机组的生产效率，而且，也能生产出高质量的颗饵产品。43投喂技术投喂技术对饲料系数的影响也很大，其关键是投饵次数和投饵率。投饵次数是由饲料通过鱼类消化道的时间来决定的，投饵率是以鱼类的最大饱食量为依据。不适宜的投饵次数和投饵率都会增大饲料系数。例如：投喂次数和投喂量过多，食物充满肠道，减少肠壁与饲料接触机会，食物消化吸收不充分，使饲料的消化率下降，饲料系数增大。如果投喂次数和时间多变，鱼类饥饱不均，也会降低饲料利用率。正确的掌握鱼类的摄食习性，合理的给饵，才能充分发挥饲料的生产效能，达到降低饲料系数的目的。44水环境因子水环境因子中对饲料系数影响最大的是水温和水质。鱼是变温动物，其代谢活动随着水温的变化而变化。水温低时，鱼体代谢活动减少，所需能量少，摄食量也少；食物在消化道中滞留的时间长，其利用率也低，例如鲤鱼在水温2027时，对饲料利用率比1415时大两倍以上。对于变温的鱼类来讲水温低时，饲料的系数大。其次影响饲料系数的水质指标中主要是水中溶解氧，据测定当水中氧含量在4mg/L以上时，鱼的摄食强度和消化吸收率随水中溶解氧的增加而增大。据报导鲤鱼在溶氧3-6mg/L时，比0.52mg/L其饲料效率增加一倍，由此可见，水中的溶氧含量对饲料系数的影响也是至关重要的5水产饲料加工的核心工艺和主要设备51粉碎工艺及设备原料粉碎粒度不仅影响饲料消化利用率还直接影响混合均匀度、调质效果和成品的耐水性。为了达到理想的粉碎效果，水产饲料常常采用二次粉碎工艺。第1次粉碎即粗粉碎，粉碎粒度达到2036目：第2次粉碎达到微粉碎粒度(4060目)或超微粉碎粒度(大于80目)。第1次粉碎有两种模式，一种是先粉碎后配料：原料粉碎(一次粉碎) 一配料仓一一次配料一次混合一二次粉碎，这种方式是畜禽料常用的单一原料的粉碎方式，在电力紧张或某时段电价便宜的情况下，可以单独完成粉碎工作，而不影响其他工序；另一种是先配料后粉碎：原料配料一次混合一次粉碎二次粉碎，这种模式的一次粉碎是分批次进行的，上一批和下一批要完全隔开。这种粉碎方式可以解决部分原料(如高脂肪、高纤维、高水分的原料)难粉碎的问题，多种原料镶嵌在一起比单一原料容易粉碎。目前，用于水产饲料一次粉碎的机型有水滴王式粉碎机、横宽型振动粉碎机等，它们的特点是产量大、粒度小，对高纤维玉米芯、高脂肪的大豆都能满负荷工作而不堵筛。第2次粉碎超过80目粒度要求的粉碎由超微粉碎机来完成，目前超微粉碎大都采用无网式超微粉碎机，它由高速运转(2 900rmin)的主机带动物料运动使物料在锤头和齿板上发生强烈撞击和摩擦，从而达到粉碎目的，这类超微粉碎机的粉碎分级同步完成。微粉碎机有两种机型，一种是有网的卧式粉碎机，它的主机转速为l 600rmin左右，筛网孔径在08、10、12mm不等：另一种是在粗粉碎的基础上再经过一次横宽型振动粉碎机，筛网孔径也可在0812mm之间。这两种粉碎过程的粉碎分级分体设计，分步骤完成。52混合工艺及设备水产饲料加工过程中影响混合均匀度的因素有混合机类型、混合时间、装载系数和物料特性等。水产饲料生产常采用卧式双轴浆叶高效混合机、双轴双螺旋混合机，前者混合时间23min，CV5；后者混合时间56min，CV 56。水产饲料加工常采用二次混合工艺。第1次：原料经过粗粉碎，完成一次配料后，进行第1次混合：如果是先配料后粉碎工艺，一次混合在粗粉碎之前。第2次：物料经过二次粉碎，完成二次配料后(含液体添加、预混料添加)，进行第2混合，经过二次混合的物料直接进入制粒仓。53熟化调质工艺熟化调质过程就是对物料进行水热处理，使淀粉糊化，物料软化，提高制粒质量和效果的过程。水产饲料调质质量取决于调质时间、蒸汽质量和料汽分布3个因素。531调质时间水和热量在物料中扩散、渗透需要时间，物料软化、变性需要时问。单轴调质器物料推进的速度为O102“s，在双轴调质器中，物料以“8” 字形行走，它们的调质时间需要90120s。水产调质器一般采用三道调质筒，或双轴差速调质筒(DDC)来充分保证调质时间。有关介绍延长调质时间的办法如改变叶片的角度、降低调质轴转速等说法都是差强人意，效果不明显，与其如此，不如合理设计调质筒的直径和长度。532蒸汽质量蒸汽的使用原则是高压输送，低压使用。锅炉供应的蒸汽应为饱和蒸汽，蒸汽压力为06O8Mpa，温度155175；进入制粒机调质筒的蒸汽，经过减压，疏水压力为O2504Mpa，温度为120140：供应管道的设计安装对蒸汽品质影响较大。a缩短蒸汽管道。管道越长，损失的能量越多，形成的冷凝水越多，从而降低蒸汽质量，因而在安全保障的前提下，尽可能缩短蒸汽管道，同时应对蒸汽管道做好保温工作安装疏水阀。b合理设计管道规格。根据管道蒸汽压力(MPa)、蒸汽流速(m/s)、目的地的蒸汽用量(kg/h)。合理选择管道规格。一般生产中，减压阀下游的蒸汽流速为18m/s，制粒机蒸汽用量为最大产量的5，然后查表可得蒸汽管的直径(表1)，而不是随意选择小口径的压力蒸汽管。小口径管道影响供汽速度、供汽质量和供汽量。这是许多厂家忽视的问题和常犯的错误。c减压阀的选用。水产饲料的调质较畜禽料重要，蒸汽的供应要有良好的可控性和稳定性，鉴于目前国内减压阀性能尚不稳定，建议暂选用进口减压阀减压阀后蒸汽压力波动幅度应不大于005MPa。d减压阀安装的位置离调质器的距离不大于2m。超出这个范围会影响进入调质筒的蒸汽质量。533料和汽的分布调质过程就是利用旋转的搅拌轴扬起粉料与蒸汽强烈混合，使物料熟化，增强可塑性，根据这个原理应注意以下几点：a为了使蒸汽均匀分布在调质筒，进入调质筒的蒸汽管不应与调质筒垂直，而应沿着调质筒轴的方向。b调质筒的直径与调质筒的长度成一定的比例(建议为1：6)，有利于物料在调质筒内均匀分布，有利于延长调制时间。54稳定熟化工艺稳定熟化也叫后熟化，是把刚从制粒机出来的高温高湿的颗粒料进行保温、稳定的过程，大约需要3045min，使颗粒料充分熟化，提高耐水性。颗粒料在熟化器中保温12min，糊化度可由33提高到53：保温15min，糊化度提高到75，粉化率也降低(苏京波，2000)。这种工艺最初在对虾饲料加工中采用，目前广泛应用于鱼料生产，效果良好。鱼料稳定熟化时间1020min即可。后熟化器的制作，要保证受热均匀，排料流畅，无死角、无结块、无冷凝水，直接接触饲料的材料应为不锈钢。55制粒生产硬颗粒水产饲料制粒工艺与畜禽料不同，要求调质筒供料均匀，制粒机平缓运转，颗粒大小一致。鱼料环模压缩比为1：1l14，虾料为1：2024。鱼料环模材质采用碳钢或不锈钢，虾料采用不锈钢。虾料颗粒要求短平，独特的双马达、三压辊的制粒设备的问世，使高品质虾料生产得以实现。难怪美国人称赞中国的虾料说：“这不仅仅是饲料，简直就是工艺品!”56挤压膨化的工艺及设备近年来。挤压膨化水产料在海淡水鱼类和蛙类的养殖上得到广泛应用，被认为是极有前途的水产饲料，在设备上有单螺杆和双螺杆之分，通常认为双螺杆膨化机的性能优于单螺杆膨化机。57冷却烘干工艺及设备水产饲料加工过程中，热处理时间长，温度高。水分大，所以要求冷却烘干的能力大于畜禽料。膨化水产饲料出模孔的瞬间水分为25左右，干燥分两步进行即热风干燥和冷风干燥。热风干燥通常是在环流干燥箱内进行，这种干燥箱是为膨化工艺而特制的，它通过大功率的风机，从热交换器抽取热风，热风在干燥箱内快速运动，带走热颗粒挥发的水分，从而达到干燥的目的，热风干燥可使颗粒水分降至1418。冷风干燥也是普通颗粒料冷却干燥的工艺。它能将水分降低23使成品水分在1112。通常采用逆流冷却器来完成。风流与料流相对运动，风流自下而上，料流自上而下，风流向上带走水分。为达到冷却干燥的效果，逆流冷却器的设计应注意以下几个方面的问题：尽可能缩短整个风管系统的长度，减少弯头数量，防止粉料沉积：尽可能缩短水平风管的长度，防止冷凝水的产生：合理选择风管直径，保证风管内风速为1316耐s，小于13以的风速会产生粉料沉积和冷凝水。6从工艺上解决水产饲料耐水性问题提高水产饲料耐水性的方法，一般是在物料中添加粘结剂，还有专门为幼体鱼虾设计的微胶囊饵料，即在微粒饵料的外面包被一层蛋白质膜，但其加工工艺复杂、成本过高。王世海研究在改进饲料耐水性的问题时发现，物料进料温度的选择对颗粒耐水性的影响较大。进料温度越高，耐水性越好，但温度太高（100以上）时易使物料湿度过大，导致模孔堵塞，而且生产出的颗粒料颜色偏黑，影响产品的外观；进料温度低（80以下），耐水性较差，同时也会增加电力的消耗。综合各有关资料，建议进料温度在9597之间为宜。混合粉料含水量在16%19%之间为宜；进料速度（产量）的选择：进料速度的大小，对颗粒料耐水性有极大的影响。进料速度快，产量大，但原料中淀粉加热糊化时间短，致使粘结力下降，耐水性差；减少进料速度，延长粉料加热时间，使淀粉充分糊化，颗粒料的耐水性提高了，但产量降低，影响生产效率。根据试验和生产实践， 建议产量控制在0.81.0 t/h为宜（额定产量在12t/h，用直径2.0mm的环模）；同时为了获得稳定性好的颗粒饲料，原料应采用细粉粒（0.51mm）和微粉粒。原料中的纤维含量在3%5%时，有利于颗粒料的粘结，提高制粒产量及颗粒的水稳定性。王世海研究得出从工艺方面对水产饲料耐水性进行改进比单纯添加粘结剂的方法更为经济可行。原理是在生产制粒过程中，严格控制粉料温度、水分以及制粒速度等条件，使物料中的淀粉充分糊化，以提高颗粒饲料的耐水性。此外模辊距的确定、冷却干燥过程的影响、淀粉和多糖等原料成分对颗粒物料质量的影响等因素，均可直接影响颗粒料耐水性。程秀花、杨应举在2007年通过实验研究了原料粉碎粒度、调质温度、后熟化时间、入模水分和环模压缩比五个因素对水产颗粒料耐水性的影响。结果表明：通常鱼用饲料的粉碎粒度过40目（0425mm）95、调质温度控制在85以上、原料入模水分在14-16、后熟化时间为1015min，环模压缩比在15左右为宜；河蟹配合颗粒饲料的粉碎粒度过80目90、调质温度控制在8090、原料入模水分在1720、后熟化时间在2030min、环模压缩比在1820为宜；对虾配合颗粒饲料的粉碎粒度过80目90、调质温度控制在8090、原料入模水分在17-20、后熟化时间在2030min、环模压缩比在1822为宜。7水产配合饲料的发展趋势1. 产量持续上升水产养殖业是世界上发展速度最快的农业产业，而养虾是世界上发展最快的食品生产体系。在1997年，养殖虾类的产量少于100万t，只占水产养殖总产量的2.6%，但养殖虾类的总产值超过了60亿美元，占水产养殖总产值的12%。水产养殖业快速发展的动力一方面来自世界人口的增长和人们对动物蛋白需求的增加，另一方面是由于野生鱼类资源的减少。我国水产养殖产量近10年来一直保持较高的增长速度。2. 质量要求提高投喂的饲料是水产养殖最大的有机污染物来源，人工配合饲料的质量对养殖动物的生长和养殖环境都有重要影响。传统的配合饲料以追求最佳生长为目标，饲料含磷量高，且多超量投喂，这样的饲料和投喂方式往往造成水质败坏，影响到养殖动物的生存环境和生长。为了减少残饲和排泄物对养殖环境的污染，必须加强对水产养殖动物基础营养学的研究，优化饲料配方和饲料添加剂配方， 大力开发低蛋白高能量饲料， 研制可提高蛋白质和磷的消化利用率的添加剂（如在饲料中添加蛋白酶、植酸酶等） ，以减少氮和磷的排泄。随着国家对环境保护的越来越重视，相关的政策法规也越来越严格，包括限制现有的水产养殖区域的进一步扩展，这将刺激鱼虾类养殖者提高单位面积产量。在水产养殖集约化程度不断提高的情况下， 为了水产养殖业的可持续发展， 使用高质量的饲料显得越来越重要。使用高质量的饲料是提高生产力、控制病害、保护环境的有效途径。与低质量饲料相比， 使用高质量饲料具有饲料转化率更高、生长速度更快、死亡率更低、环境水质更好等几方面的优势。3. 开发新的蛋白源豆粕是鱼粉较好的替代蛋白源。与一般的豆粕相比，目前研制出的大豆蛋白浓缩粉具有蛋