加工工藝對蠶豆葉粉草魚顆粒飼料硬度影響的研究

■冷進(jìn)松 戴 媛 朱 珠 陳海玲 王磊鑫

（1.吉林工商學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林長春 130507；2.糧油食品深加工吉林省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林長春 130507；3.吉林科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院管理學(xué)院，吉林長春 130123)

飼料工業(yè)在我國的發(fā)展歷史比較短，雖然我國飼 料加工業(yè)產(chǎn)量在世界第二位，但飼料原料工業(yè)還比較的落后。飼料是發(fā)展畜牧業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，飼料供求差額的擴(kuò)大，飼料原料更為緊缺，人畜爭奪糧食的現(xiàn)象日趨嚴(yán)重因此，多途徑、多渠道開辟飼料來源，開拓新的飼料領(lǐng)域，解決飼料不足的問題成為當(dāng)務(wù)之急[1]。隨著飼料市場競爭的日趨激烈，蠶豆葉作為一種優(yōu)質(zhì)的飼料資源，不僅在陸?zhàn)B動物養(yǎng)殖中得到廣泛應(yīng)用，而且在水產(chǎn)養(yǎng)殖中也受到廣泛關(guān)注，這在一定程度上緩解了人畜爭糧的矛盾，也進(jìn)一步擴(kuò)大了飼料資源的來源[2]。飼料市場的競爭已日益激烈，顆?；暳弦殉蔀閲?yán)格確定的加工工序，用戶對飼料品質(zhì)的要求也日益提高：要求顆粒外觀光滑，長度均勻；硬度適中，含粉率低。但是決定飼料品質(zhì)的因素是多方面的：飼料營養(yǎng)配方的選用、原料特性的不同、飼料加工工藝差異等。因此，如何提高顆粒品質(zhì)同時提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本；在高質(zhì)量、高產(chǎn)量、低成本三者之間尋求最佳平衡點(diǎn)是飼料生產(chǎn)企業(yè)最亟待解決的問題之一[3]。本文研究了不同加工工藝參數(shù)條件下，對顆粒飼料硬度的影響，旨在探討蠶豆葉粉草魚飼料顆?；庸?shù)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫蘇餅粕：吉林沃達(dá)食品有限公司；蠶豆葉粉：自制；麩皮：安徽占元面粉有限公司；紅薯粉：市售；食鹽：中鹽吉林省鹽業(yè)集團(tuán)有限公司；生長素：濰坊中天飼料科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

THZ-GW雙數(shù)顯空氣浴恒溫?fù)u床：金壇市國旺實(shí)驗(yàn)儀器；AY120島津托盤電子分析天平：日本島津制作所；SFD淀粉物料硬度測定儀：沈陽圣澤科技有限公司；30目、40目、60目標(biāo)準(zhǔn)篩：上海豐行篩網(wǎng)制造有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

1.3.2.1 原料粗粉碎：物料經(jīng)下料坑、提升機(jī)進(jìn)入清理設(shè)備進(jìn)行去雜磁選處理后，進(jìn)入待粉碎倉，經(jīng)過粗粉碎后，再經(jīng)提升機(jī)、分配器進(jìn)入配料倉參與第一次配料。一次粗粉碎是水產(chǎn)飼料加工中超微粉碎的前處理工序，主要目的是減少物料的粒度差異及變異范圍，改善超微粉碎機(jī)的工作狀況，提高超微粉碎機(jī)的工作效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

1.3.2.2 一次配料與混合：將蠶豆葉粉80%、豆餅粉15%、麩皮5%進(jìn)行配制，配料過程中需注意配料倉的結(jié)拱問題。

1.3.2.3 二次粉碎：由于草魚攝食量低、消化道短、消化能力差，因此要求飼料的粉碎粒度很細(xì)，如對魚料要全部通過40目分析篩，60目的篩上物要少于5%，因此須采用二次粉碎工藝。在二次粉碎工序中，一次混合的物料經(jīng)提升后進(jìn)入待粉碎倉中，然后進(jìn)入二次粉碎機(jī)，二次粉碎工序完成后，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)分級篩，清除飼料中的粗纖維在粉碎過程中形成的細(xì)小絨毛。

1.3.2.4 二次混合：按基礎(chǔ)飼糧總量添加：紅薯粉12%、食鹽0.50%、生長素2%、磷酸氫鈣2%經(jīng)過二次配料后進(jìn)入二次混合機(jī)。在二次混合過程中，須將各物料充分混合，變異系數(shù)CV小于5%。物料經(jīng)過微粉碎和二次配料混合后進(jìn)入膨化制粒工序。

1.3.2.5 調(diào)質(zhì)與膨化：在擠壓膨化工序中，物料在80℃、水分含量18%、0.1 MPa狀態(tài)下蒸煮一段時間，在該過程中淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性，自?？字袛D出的瞬間壓力驟降，飼料中的水分從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，并從飼料中散發(fā)出來導(dǎo)致物料膨化，形成膨化飼料。這種飼料適口性好、淀粉糊化度高，蛋白質(zhì)更易消化，減少飼喂過程中的浪費(fèi)，提高動物對飼料的利用率;具有優(yōu)良的漂浮性，便于觀察魚類的采食情況，可以最大限度地控制水質(zhì)污染。

1.3.2.6 噴涂：物料經(jīng)過膨化機(jī)擠壓成型后，形成濕軟的顆粒(水分在25%～30%)，為減少顆粒的破碎，宜采用氣力輸送，進(jìn)入干燥機(jī)進(jìn)行干燥，使物料的水分降至13%左右。物料經(jīng)過烘干后，進(jìn)入外噴涂系統(tǒng)，噴油130 s/20 kg，通過用油脂、調(diào)味劑等對顆粒飼料表面進(jìn)行外包衣處理，不僅可滿足魚類對能量的需求，減少在加工過程中對熱敏性物質(zhì)的損失，而且可提高飼料的適口性，降低含粉率。物料經(jīng)過外噴涂系統(tǒng)后，需進(jìn)行冷卻和粉碎。

1.3.2.7 分級與包裝：物料冷卻至5℃，經(jīng)提升、破碎進(jìn)入分級篩進(jìn)行分級。分級篩一般由兩層篩組成，上層篩篩上物需要重新回到破碎機(jī)破碎;下層篩的篩下物一般為細(xì)粉料，可回到待膨化倉進(jìn)行重新成形;下層篩篩上物為成品，直接進(jìn)入成品倉，然后稱重包裝。包裝過程要嚴(yán)格控制稱重的準(zhǔn)確性，誤差控制在0.5%范圍之內(nèi)。

1.3.3 蠶豆葉粉草魚顆粒飼料硬度測定

硬度是飼料顆粒強(qiáng)度方面大指標(biāo)，同時它對魚類采食盒消化有一定的影響，一般顆粒飼料硬度可以通過測定磨下度和碎脆度來衡量，一般測定兩次，對比兩次測定結(jié)果是否一致。

1.3.3.1 磨下度測定：用淀粉物料硬度測定儀測定，如圖1所示，選10顆以上顆粒，測定在一定時間內(nèi)，將磨削顆粒的碎屑，通過40目的篩網(wǎng)篩分，并將通過篩網(wǎng)篩分的碎屑在電子天平上進(jìn)行稱重，磨下度即可通過公式測定計(jì)算[4]

圖1 淀粉物料硬度測定儀結(jié)構(gòu)

式中：A——為磨下度(%)；

w1——為被測樣品原重（mg）；

w2——為磨下過40目篩的碎屑重量（mg）。

1.3.3.2 碎脆度測定：將10顆以上顆粒，同金屬球一起放在篩中，開動氣浴恒溫振蕩器，轉(zhuǎn)速為25 r/min，以在一定時間內(nèi)通過篩眼的碎渣質(zhì)量（mg）來表示顆粒飼料的硬度，試驗(yàn)使用的篩孔為30目。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 原料粉碎粒度對顆粒飼料磨下度及碎脆度的影響

圖2 粉碎粒度對顆粒飼料磨下度及碎脆度的影響

由圖2可知，顆粒飼料磨下度和碎脆度隨目數(shù)增加呈逐漸下降趨勢，即硬度呈逐漸上升趨勢。粉碎工藝中的原料粉碎粒度對顆粒飼料硬度起決定性作用。原料粉碎粒度越細(xì)，在調(diào)質(zhì)過程，原料中的淀粉物質(zhì)越容易糊化，在顆粒料中的粘結(jié)作用越強(qiáng)，顆粒越不容易破碎，硬度越大，原料的粉碎粒度越大生產(chǎn)率越高,但在后續(xù)加工顆粒料時會降低制粒機(jī)的生產(chǎn)率[5]。在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)不同的動物的生產(chǎn)性能和環(huán)?？讖降拇笮?，粉碎粒度要求作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，粒度小有利于顆粒的成形和在水中的穩(wěn)定性，魚料的顆粒硬度都比較大，這是由于魚料在水中穩(wěn)定性要好，顆粒要致密[6]。

2.2 調(diào)質(zhì)時間對顆粒飼料磨下度及碎脆度的影響

圖3 調(diào)質(zhì)時間對顆粒飼料磨下度及碎脆度的影響

由圖3可知，顆粒飼料磨下度和碎脆度隨調(diào)質(zhì)時間增加呈逐漸下降趨勢，當(dāng)調(diào)質(zhì)時間超過30 s后，變化幅度逐漸變緩，即硬度先呈逐漸上升，后逐漸緩慢下降趨勢。高質(zhì)量干燥飽和的蒸汽能提供較多的熱量來提高物料溫度和含水量，從而提高了淀粉糊化度，調(diào)質(zhì)時間越長淀粉糊化度越高，成形后的顆粒結(jié)構(gòu)越致密，穩(wěn)定性越好，硬度也越大。

2.3 調(diào)質(zhì)溫度對顆粒飼料磨下度及碎脆度的影響

由圖4可知，顆粒飼料磨下度和碎脆度隨調(diào)質(zhì)溫度增加呈逐漸下降趨勢，當(dāng)調(diào)質(zhì)溫度超過80℃后，變化幅度逐漸變緩，即硬度先呈逐漸上升，后逐漸緩慢下降趨勢。一般地，調(diào)質(zhì)時，物料的溫度要求達(dá)82～85℃，低于82℃，則淀粉難以糊化，壓制顆粒質(zhì)量不高，高于85℃，會使部分淀粉在制粒前就被膨化，經(jīng)膨化過的物料，很難壓制出高顆粒質(zhì)量的粒料來，同時，溫度過高會對物料本身的營養(yǎng)物質(zhì)有損失，降低營養(yǎng)的生物學(xué)效價[7]。但對熱敏物料，受熱后黏性顯著增大，可起黏結(jié)劑的作用，使顆粒硬度提高，粉化率降低，顆粒質(zhì)量高，但溫度達(dá)60℃時，熱敏物料開始焦化，嚴(yán)重時引起環(huán)?？锥氯绊戭w粒質(zhì)量。

圖4 調(diào)質(zhì)溫度對顆粒飼料磨下度及碎脆度的影響

2.4 膨化壓強(qiáng)對顆粒飼料磨下度及碎脆度的影響

圖5 膨化壓強(qiáng)對顆粒飼料磨下度及碎脆度的影響

由圖5所示，顆粒飼料磨下度和碎脆度隨膨化壓力增加呈逐漸下降趨勢，當(dāng)膨化壓強(qiáng)超過0.35 MPa后，變化幅度逐漸變緩，即硬度呈逐漸上升趨勢。一般地，膨化所用蒸汽壓力與水分和溫度直接相關(guān)，蒸汽壓力越大，蒸汽通入量也越大，溫度也越高，會促使物料中蛋白質(zhì)變性和淀粉物料糊化程度越高，從而提高了顆粒的硬度。當(dāng)隨著膨化壓強(qiáng)的逐漸增大，物料內(nèi)多孔狀程度增加，增加了酥脆性，因而硬度有逐漸變小的趨勢。

2.5 噴油量對顆粒飼料磨下度及碎脆度的影響

由圖6所示，顆粒飼料磨下度和碎脆度隨噴油量增加呈逐漸上升趨勢，當(dāng)噴油量超過6%后，變化幅度逐漸變緩，即硬度呈逐漸下降趨勢。噴涂的油脂或其他噴涂物會滲入顆粒內(nèi)部，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，降低顆粒的硬度，但可以防止水的浸入，提高顆粒在水中的穩(wěn)定性[8]。

2.6 冷卻時間對顆粒飼料磨下度及碎脆度的影響

圖6 噴油量對顆粒飼料磨下度及碎脆度的影響

圖7 冷卻時間對顆粒飼料磨下度及碎脆度的影響

由圖7所示，顆粒飼料磨下度和碎脆度隨冷卻時間的增加呈逐漸下降趨勢，當(dāng)冷卻時間超過15 min后，變化幅度不明顯，即硬度呈逐漸上升趨勢[9]。冷卻即降低顆粒飼料制粒后的溫度和濕度，冷卻好的飼料硬度增加，能有效阻止水分的進(jìn)入，同時水分降低可使顆粒飼料在水中穩(wěn)定性增強(qiáng)[10]。不同的顆粒其內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成不同,水分?jǐn)U散的難易也不同。因此在冷卻不同直徑的顆粒料時,應(yīng)采取不同的冷卻時間。小顆粒料內(nèi)部的水分及熱量易擴(kuò)散,所需冷卻時間短,而大顆粒所需時間則較長[11]。物料冷卻不均勻或冷卻時間過快，由于軟化程度不同，導(dǎo)致收縮量的差異，以致產(chǎn)生輻射式裂紋，造成顆粒爆腰，使飼料表面不規(guī)則、易斷裂，從而加大粉化率。

3 結(jié)論

影響魚顆粒飼料硬度的因素很多，通過調(diào)整原料粉碎粒度、提高調(diào)質(zhì)時間和溫度、膨化壓強(qiáng)、延長冷卻時間等均可提高顆粒飼料硬度[12]。利用淀粉物料硬度測定儀和碎脆度測定裝置對磨下度和碎脆度兩個硬度特性表征指標(biāo)進(jìn)行測定，與傳統(tǒng)飼料硬度計(jì)測定相比，本研究不但考慮到了顆粒飼料的硬度對水產(chǎn)料的重要性，同時也兼顧了產(chǎn)品的酥脆性和適口性，更能全面的反映加工工藝對草魚顆粒飼料硬度的影響。在飼料生產(chǎn)中，飼料的質(zhì)量，受到方方面面的因素影響，不僅在于配方的優(yōu)良，原料的優(yōu)質(zhì)，而且還要受飼料加工工藝的制約以及品質(zhì)的監(jiān)控。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)各種不同情況，對各種影響因素加以全面考慮和具體測試探索，這樣才能獲得較滿意的顆粒飼料[13]。