摘要:國內(nèi)膨化技術(shù)自上個世紀90年代以來有了不少發(fā)展，已經(jīng)有配套160KW的商用機型大量使用，全國也有好幾十家生產(chǎn)廠，其中不乏一些先進機型，比如北京現(xiàn)代洋工機械科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的EXT155S和EXT200S膨化機，在國內(nèi)市場上被大量使用，其技術(shù)性能指標已達國際先進水平。關(guān)于飼料膨化技術(shù)及相關(guān)應用，筆者曾與1998和2000年做過簡要介紹，由于國內(nèi)飼料膨化本身起步較晚，基礎(chǔ)研究很薄弱，基本上還處于仿制、改進階段，鮮有單位進行膨化及相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。本文將就近些年飼料膨化技術(shù)的發(fā)展及應用作一簡要概述，以期對國內(nèi)膨化機廠商技術(shù)改進提供一點參考。
1.膨化技術(shù)最新進展
1.1密度控制系統(tǒng)
密度控制在膨化飼料生產(chǎn)、尤其是水產(chǎn)飼料生產(chǎn)中最具挑戰(zhàn)性的一環(huán)，沉性飼料應基本按照期望的方式下沉。如果沉性飼料漂浮在水面上，不僅降低飼料轉(zhuǎn)化率，而且作為一種浪費的營養(yǎng)物對環(huán)境造成污染。用膨化生產(chǎn)油脂含量相對較低的“低能配方”沉性飼料時，困難就更大了。國內(nèi)目前常用的是將原料膨化后再制粒。
一般可采取配方調(diào)整和操作參數(shù)調(diào)整等方法來控制產(chǎn)品密度，如降低主軸轉(zhuǎn)速、少加蒸汽多加水、增加配方油脂含量、降低進料量和增強膨化腔冷卻，也可以采取一些更有力的措施，如：
?在膨化腔上設(shè)置排氣口或減壓區(qū)，這是膨化機廠商常用的方法（Wenger公司）；
?增加模板開孔率或改變模板厚度，降低模板處的壓差；
?改變螺旋和膨化腔結(jié)構(gòu)；
?調(diào)整配方，尤其是減少碳水化合物的含量。
盡管這些措施在控制膨化度方面有一定作用，但還不足以按照可控的方式生產(chǎn)沉性料。因此，Sprout-Matador開發(fā)出針對水產(chǎn)料生產(chǎn)的一種新的密度控制系統(tǒng)，可以稱之為近幾年膨化技術(shù)最重大的進步。
在膨化機中，物料受機械剪切和高溫高壓作用，由于壓力高，溫度還達不到水分的沸點，但當物料從模板擠出，進入常壓，沸點出現(xiàn)，水分形成“閃蒸”，物料膨化成含很多氣孔的多孔狀結(jié)構(gòu)，從而引起產(chǎn)品密度變化。碳水化合物含量越高，形成的孔隙越多?？紫抖雀咭馕吨芏鹊?，物料能在水中漂浮。對于高油產(chǎn)品，多孔結(jié)構(gòu)有利于膨化產(chǎn)品吸收噴涂的油脂（尤其是采用真空噴涂時），并形成較高密度的產(chǎn)品。但對中油脂和低油脂的沉性料生產(chǎn)時就比較難于控制。
Sprout-Matador研制的這種密度系統(tǒng)采用加壓切割（pressurized cutting or post-die pressurization，模后加壓），使切割室維持一定正壓，由于水分的沸點隨壓力增加，當物料從膨化腔進入切割室后，可降低閃蒸從而控制物料的膨脹度。因為淀粉分子在切割室內(nèi)瞬間被固化，在從切割室進入常壓后物料不會再發(fā)生膨脹。切割室的正壓一般維持在0.3～2.0巴，在此范圍內(nèi)增壓對產(chǎn)品膨化影響非常顯著，但2.0巴以上增壓對產(chǎn)品膨化度影響很小。比如對中油脂含量的海鳊、鱸魚和鱒魚飼料，常壓切割時膨脹度為50％（水分沸點100℃），采用加壓切割，1巴的正壓可降低50％的膨脹度，也就是說將產(chǎn)品密度從約440g/l提高至550g/l。該項技術(shù)主要用于生產(chǎn)較困難的沉性飼料，如低油脂產(chǎn)品，對中油脂產(chǎn)品就可不加正壓。與其他一些密度控制方法如開排氣口和減壓區(qū)等相比較，該加壓切割在生產(chǎn)一些具有挑戰(zhàn)性的產(chǎn)品時有獨到之處：
?可準確控制產(chǎn)品密度（±5g/l），是其它任何一種手段難以企及的；
?與開排氣口的機型相比，由于物料在整個膨化腔行進過程中受到的干擾小，在生產(chǎn)低油脂或高淀粉類沉性飼料時，可提高膨化機產(chǎn)量25～50％；
?不需要去控制別的一些膨脹因子，比如螺旋和膨化腔結(jié)構(gòu)、進料量等，從而降低了人工操作需求；
?由于在膨化機外控制膨脹度，操作者只需監(jiān)控產(chǎn)品的視覺質(zhì)量即可，同時控制外加正壓比控制膨化腔壓力更容易。
國內(nèi)的膨化機基本上沒有密度控制措施，僅在螺旋和膨化腔配置方面作簡單考慮，一些廠家仿制Wenger的排氣裝置，但由于技術(shù)和加工方面的一些因素，操縱性較差。加壓切割就比較易于實現(xiàn)，可用氣泵維持所需壓力，出料可使用關(guān)風機，并且由于所需壓力不高，運動件的密封也不是太大問題。該項技術(shù)從設(shè)備生產(chǎn)、操作使用及膨化產(chǎn)品密度控制等各個方面都較排氣機型易于實現(xiàn)，是目前膨化技術(shù)發(fā)展的新方向。
1.2調(diào)質(zhì)技術(shù)
調(diào)質(zhì)技術(shù)是膨化前不可或缺的一環(huán)，國內(nèi)目前對調(diào)質(zhì)器研究還比較深入，單軸、雙軸的均有產(chǎn)品。本文涉及的調(diào)質(zhì)，實際上是利用廢蒸汽進行預調(diào)質(zhì)。原理上很簡單，就是將膨化“閃蒸”釋放出來的蒸汽和冷卻器前端的熱空氣被重新送到調(diào)質(zhì)器中，從而減少燃油消耗以至于減少CO2和SO2的排放量，同時，尾氣中的異味物質(zhì)被吸收。由于冷卻空氣的部分循環(huán)，還降低了粉塵排放。作為世界知名膨化機制造商，Kahl研制出了環(huán)保調(diào)質(zhì)器（Eco- processor），并對膨化飼料生產(chǎn)作了細致的研究。
由于環(huán)保調(diào)質(zhì)器利用膨化機／膨脹器出口蒸汽和冷卻器前端的熱空氣進行預調(diào)質(zhì)，在無蒸汽添加的情況下可將物料溫度從20℃提升到40℃，這通常需要耗費2％的蒸汽（20Kg/t產(chǎn)品）。換言之，相當于每噸產(chǎn)品節(jié)省了1.2Kg燃油，相應地CO2和SO2的排放也降低了（見表16）。同時，廢氣中的有味物質(zhì)被物料吸收，在靠近居民區(qū)，降低異味排放尤顯重要。與普通制粒相比，膨脹生產(chǎn)每噸產(chǎn)品可省電5度。
2.膨化技術(shù)應用
2.1膨化豬飼料
國內(nèi)的膨化豬料也是近幾年才興起的，并且基本上只生產(chǎn)乳豬料。對膨化豬料的營養(yǎng)、衛(wèi)生等方面的優(yōu)點已經(jīng)述及，本文將從另一個角度闡述膨化用于豬料生產(chǎn)的優(yōu)越性。
研究表明采用膨化技術(shù)生產(chǎn)豬料，可以減少飼料廠生產(chǎn)過程中、牲豬育肥過程中、糞便貯存運輸過程中環(huán)境污染物的排放。實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，飼喂膨化料的豬排放的液體糞污降低了。美國堪薩斯大學（KSU）的研究表明，飼喂膨化料減少了豬對水的需求，膨化料的特殊結(jié)構(gòu)導致在拌濕飼喂時動物需水較少。對膨化乳豬料的試驗也表明可減少豬排出的尿和糞污量，從而降低糞污貯存和轉(zhuǎn)運的費用。
膨化可以提高粗纖維的消化率，由于粗纖維的酵解增強，會使固體糞便中的N含量略有增加，但其在尿中的含量顯著降低。若飼喂膨化料，總的尿量和隨尿液排出的N較少。因此豬舍、環(huán)境、液體糞污的貯存和轉(zhuǎn)運過程中NH3的量較低。
膨化料在營養(yǎng)方面的優(yōu)點已被廣大生產(chǎn)商和養(yǎng)殖戶所認知，從生態(tài)角度看，膨化料也是替代粉狀豬料和顆粒料的一種較為經(jīng)濟的選擇。配備環(huán)保調(diào)質(zhì)器的膨化生產(chǎn)線，可減少飼料生產(chǎn)過程中的CO2和SO2排放；飼喂膨化料可降低豬舍的液體糞污量，以及減少釋放的NH3量?？紤]到其營養(yǎng)方面的好處，與制粒相比，每頭豬可節(jié)省約2歐元，該成本節(jié)省涉及到飼料生產(chǎn)、飼喂和糞污處理多方面，是一種綜合效益體現(xiàn)。尤其是對于我國這樣一個發(fā)展中國家，飼料生產(chǎn)中的能源節(jié)省是一個很值得注意的方面。同時，飼喂膨化料在環(huán)保方面的影響更是不可忽視。國家環(huán)保總局在全國23個省市進行的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，全國90%的規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場未經(jīng)過環(huán)境影響評價，60%的養(yǎng)殖場缺乏必要的污染防治措施。畜禽糞便中化學需氧量(有機污染物指標)的排放量已遠遠超過工業(yè)廢水和生活廢水的排放量之和，畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的污染已成為中國農(nóng)村地區(qū)污染的主要來源。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，對環(huán)境影響較大的大中型畜禽養(yǎng)殖場有80%分布在人口集中、水系發(fā)達的東部沿海地區(qū)和北京、上海等大城市周圍。一些養(yǎng)殖場甚至位于居民區(qū)內(nèi)，或距水源地不遠的地方。從以上對膨化料生產(chǎn)、飼喂的分析中也可看出，用膨化料可降低糞污污染。
2.2膨化奶牛飼料
自98年以來，由于畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，在大力發(fā)展節(jié)糧型草食畜牧業(yè)政策支持下，我國的奶牛養(yǎng)殖業(yè)得到飛速發(fā)展，短短幾年間奶牛存欄數(shù)從 1998年末的4265000頭發(fā)展到2001年末的5662000頭，不少地區(qū)將發(fā)展奶業(yè)作為新的經(jīng)濟增長點。根據(jù)我國農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)劃，發(fā)展奶業(yè)是加快農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要組成部分，在《中國食物與營養(yǎng)發(fā)展綱要（2001－2010年）》中，將奶業(yè)定為今后十年優(yōu)先發(fā)展的三個重點食物領(lǐng)域之一，消費需求是奶業(yè)發(fā)展的原動力，預計到2005年，我國人均奶類消費將達10Kg，到2015年將達23Kg，可以肯定在今后幾年內(nèi)我國奶業(yè)仍將維持較高的發(fā)展速度。下文將就膨化在奶牛飼料中的應用作簡要介紹。
反芻動物胃內(nèi)含有大量的微生物，攝入的蛋白或非蛋白氮由微生物降解到不同程度，然后再進入腸道消化吸收。因為不是瘤胃中所有產(chǎn)生的氨都能轉(zhuǎn)化成微生物蛋白，當飼喂可溶性含氮飼料時，大量氨被吸收，容易造成氨中毒。但如果攝入的蛋白能形成過瘤胃蛋白，通過瘤胃，逃逸微生物降解，就可直接進入腸道消化，以氨基酸形態(tài)被吸收。產(chǎn)奶量越高，對過瘤胃蛋白／微生物蛋白的比例要求越高。對高產(chǎn)奶牛，需要增加飼料攝入量；提高營養(yǎng)成份的消化率；提高過瘤胃蛋白的比例；同時保證營養(yǎng)物在瘤胃中同步降解。由于高產(chǎn)牛對過瘤胃蛋白的需求量高，因此必須在日糧中進行補充以滿足其產(chǎn)奶需要。膨化技術(shù)不使用化學添加劑，通過熱處理提高過瘤胃蛋白。膨化料中由于大量糊化淀粉的存在，將蛋白質(zhì)緊密地與淀粉基質(zhì)結(jié)合在一起，生成瘤胃不可降解蛋白──即過瘤胃蛋白。可看出，膨化可顯著增加過瘤胃蛋白的含量，有利于反芻動物的消化吸收。
此外，全混合日糧（TMR）飼喂在國內(nèi)奶牛養(yǎng)殖上正得到逐步認可，不少企業(yè)花巨資從國外引進全日糧設(shè)備，有幾家國外廠商在中國還開設(shè)了代理機構(gòu)。筆者曾于2001年就全混合日糧飼喂的特點及效果作過介紹，目前國內(nèi)認同比較一致的是將草料鍘碎／切碎后，與青貯料和精料一起拌合均勻飼喂，對草料的粒度沒有定性認識，一般以粉料較均勻地附著在草料上為準，這樣在將精料和秸稈、干草混合時可能需要加水或加入大量青貯料。近幾年國外開始嘗試膨化奶牛全日糧，并對各種組分的粒度做了規(guī)定。
與單一作用的化學處理相比，膨化技術(shù)可以較低的成本獲得多重效果，如增加過瘤胃蛋白；影響營養(yǎng)物在瘤胃中的降解；增加淀粉類物質(zhì)消化率 10％以上；產(chǎn)品無菌化；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)既滿足動物營養(yǎng)需要，又符合TMR飼喂要求；提高日產(chǎn)奶量2～3l；降低產(chǎn)奶成本10～15分／l；增加再制粒（如果需要）時的可制粒性等等。
對于膨化TMR，可以通過粉碎機篩孔大小和破碎機，合理控制膨化產(chǎn)品粒度以適應TMR飼喂，膨化后的產(chǎn)品基本無細粉。當然也可將膨化用作壓制前的預處理，通過膨化后制粒，可降低制粒機噸料能耗，可以將顆粒的堅實度提高一倍，同時由于淀粉糊化，可將制粒時粉化率降至0.8％，還不到常規(guī)或二次制粒細粉率（2％）的一半。將膨化用作壓制前預處理還有其它一些別的一些優(yōu)點:可采用較薄的模板，模板磨損降低50～70％；可添加10～15％以上的糖蜜成份。
若僅就提高過瘤胃蛋白與別的技術(shù)相比，配方中增加5～6％的過瘤胃蛋白，采用：
加入10％木質(zhì)素類的產(chǎn)品，4～5歐元／噸；
加入10％甲醛類的產(chǎn)品，4～5歐元／噸；
加入0.5％單寧類的產(chǎn)品，6～7歐元／噸；
使用膨化技術(shù)，2～3歐元／噸，所有成本增加均是以每噸TMR料計。
可見采用膨化技術(shù)可以較低成本滿足奶牛高產(chǎn)的過瘤胃蛋白需求。
此外，為進一步降低飼養(yǎng)成本，增加非蛋白氮的利用率，膨化玉米、尿素和部分粗纖維混合物正在國內(nèi)興起，它可以提高奶牛對尿素的利用率，減少飼料中動物蛋白和植物蛋白的添加，從而降低飼養(yǎng)成本。目前國內(nèi)僅伊利就從北京現(xiàn)代洋工機械科技發(fā)展有限公司購進了7臺糊化玉米尿素生產(chǎn)線，結(jié)果表明可以大大降低成本，提高產(chǎn)奶量約8%，對中低產(chǎn)牛群效果尤其明顯，有試驗反映將其應用于肉牛養(yǎng)殖效果更好。
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