膨化高蛋白寵物食品生產(chǎn)技術(shù)研究進(jìn)展

李慶凱，高一桐

（江蘇牧羊控股有限公司，國(guó)家飼料加工裝備工程技術(shù)研究中心，江蘇 揚(yáng)州 225000）

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及國(guó)民生活水平的不斷提高，中國(guó)寵物行業(yè)迎來了一個(gè)快速的時(shí)期。寵物行業(yè)已形成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈，包括食品、用品、活動(dòng)、美容、保健等一些列產(chǎn)品與服務(wù)。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院的報(bào)告顯示，2012—2017年中國(guó)寵物行業(yè)規(guī)模年均復(fù)合增長(zhǎng)達(dá)到34.26%。2017年中國(guó)寵物行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1 470億元，同比增長(zhǎng)20.5%。其中，寵物食品在寵物行業(yè)中占比最高，達(dá)到33.8%。面對(duì)發(fā)展如此迅速的寵物食品市場(chǎng)，對(duì)于寵物食品的生產(chǎn)者來說，能夠提供多元化以及品質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品，顯得尤為重要。

在寵物食品的巨大市場(chǎng)份額中，膨化寵物主糧的占比不容忽視。而膨化設(shè)備幾乎是生產(chǎn)寵物主糧不可缺少的核心設(shè)備之一。對(duì)于生產(chǎn)者來說，膨化設(shè)備同樣也是投資最大的成本之一，所以在實(shí)際生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)者絕大多數(shù)情況下，會(huì)通過一臺(tái)膨化設(shè)備生產(chǎn)不同的產(chǎn)品。而通常不同產(chǎn)品的配方結(jié)構(gòu)組成差異較大，這就導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)的差異性較大。作為膨化設(shè)備的制造和提供方，在服務(wù)的過程中，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)成犬糧和幼犬糧時(shí)，膨化設(shè)備的加工參數(shù)以及產(chǎn)能往往差異巨大。本文通過對(duì)膨化過程的簡(jiǎn)介以及配方構(gòu)成影響膨化產(chǎn)品品質(zhì)幾方面，進(jìn)行造成此差異的分析。

膨化的過程通過高溫、高壓起到殺菌作用，并且使得配方中的淀粉進(jìn)行糊化，蛋白質(zhì)產(chǎn)生變性，最終通過一個(gè)具有多孔的模板，進(jìn)行切割成型為最終產(chǎn)品[1]。膨化的加工特點(diǎn)決定了其生產(chǎn)的產(chǎn)品具有較高的淀粉糊化度，一般膨化加工至少可以使淀粉的糊化度＞80%，從而提升了其適口性以及消化吸收程度[1-6]。同時(shí)，由于膨化加工的顆粒成品具有氣孔網(wǎng)狀的組織化結(jié)構(gòu)，為噴涂誘食劑等工序帶來了便捷性和優(yōu)勢(shì)。

在進(jìn)行膨化主糧的生產(chǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)使用同樣螺桿配置的膨化設(shè)備，對(duì)于成犬糧和幼犬糧的生產(chǎn)區(qū)別非常大。甚至發(fā)現(xiàn)在某些寵物食品廠，幼犬糧無法正常生產(chǎn)，因?yàn)槠漕w?；緵]有膨脹[9-10]。實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)的成犬糧與幼犬糧的生產(chǎn)對(duì)比見表1。

由表1可知，同樣的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，成犬糧與幼犬糧的產(chǎn)能差異居然高達(dá)1.8 t·h-1，而且顆粒的膨脹程度差異明顯。

表1 成犬主糧與幼犬主糧膨化生產(chǎn)實(shí)況對(duì)比

1 配方差異

膨化的加工過程對(duì)配方是比較敏感的[7]。很多時(shí)候當(dāng)生產(chǎn)者的配方進(jìn)行較大更改時(shí)，膨化機(jī)的產(chǎn)能和產(chǎn)品品質(zhì)會(huì)有較大變動(dòng)。而成犬糧與幼犬糧的配方結(jié)構(gòu)，恰恰存在著這種差異性。通常來說，成犬糧和幼犬糧的大體配方中淀粉與蛋白質(zhì)的比例見表2。

表2 成犬糧與幼犬糧大體配方中淀粉與蛋白質(zhì)含量對(duì)比 %

由表2可知，成犬糧中的淀粉含量較幼犬糧高，而蛋白質(zhì)含量明顯偏低。從膨化設(shè)備的角度，膨化過程必須有淀粉，才能夠產(chǎn)生膨脹的膨化顆粒。膨化的高溫高壓特殊加工過程，會(huì)使淀粉變?yōu)楹矸郏矸墼谂蚧尚偷倪^程中，起到了黏結(jié)劑的作用。在出模板壓力瞬間釋放的過程中，作為黏結(jié)劑的糊化淀粉被膨脹開，從而產(chǎn)生氣孔狀的膨脹顆粒[8]。所以，膨化產(chǎn)品的配方成分中，必須擁有一定的淀粉含量。而蛋白質(zhì)對(duì)于膨化過程的影響，在寵物主糧的生產(chǎn)過程中同樣非常重要。

幼犬糧的配方中，往往會(huì)添加肉粉、肉骨粉等等動(dòng)物性蛋白質(zhì)，以提高產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)成分，配合幼犬的生長(zhǎng)需要。但是，蛋白質(zhì)含量的提升，對(duì)于膨化設(shè)備的改變往往被生產(chǎn)者忽略。蛋白質(zhì)在膨化加工過程中，由于高溫、水分和剪切力的同時(shí)存在，會(huì)發(fā)生變性，而變性蛋白可以使膨化顆粒具有黏性[11-15]。但不是所有蛋白源都具有較好的膨脹性能。幼犬糧中所加入的已經(jīng)熟化過的肉粉等動(dòng)物性蛋白，恰恰是屬于在膨化過程中具有黏性而不具備較好的膨脹性能的非功能性蛋白源[11,16-17]。而幼犬糧的生產(chǎn)配方中，具有大量的非功能性蛋白源，所以導(dǎo)致了表2中出現(xiàn)的結(jié)果——相同的膨化設(shè)備，而顆粒的膨脹程度差異明顯。

2 高蛋白幼犬糧配方的膨化生產(chǎn)工藝參數(shù)

對(duì)于膨化的加工過程，通常使用SME（特殊機(jī)械能）來對(duì)膨化過程進(jìn)行衡量。SME的計(jì)算方式見式1。

如果200kW電機(jī)的膨化機(jī)，生產(chǎn)時(shí)負(fù)載為85%，產(chǎn)能為5t·h-1，則

對(duì)比表1中膨化生產(chǎn)成犬糧與幼犬糧的SME參數(shù)，則可以明顯看到不同，如表3所示。

表3 成犬糧與幼犬糧膨化生產(chǎn)時(shí)SME對(duì)比 kW·h·t-1

生產(chǎn)幼犬時(shí)的SME明顯高于成犬糧，幼犬SME與成犬SME比值約為1.56。而產(chǎn)生該差異的原因，就是上述對(duì)于蛋白質(zhì)影響膨化過程的簡(jiǎn)述。因?yàn)橛兹Z加入了大量的非功能性蛋白，膨化過程中產(chǎn)生的變性蛋白具有黏性，而不具有較好的膨脹性能，故此從某種程度上限制了顆粒的膨脹程度與產(chǎn)能[18-19]。而這個(gè)現(xiàn)象，是生產(chǎn)者在更換配方時(shí)候無法避免的。如果只為了追求產(chǎn)能，則必然會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)出的幼犬糧不合格、膨脹不起來、適口性差等品質(zhì)缺陷。

3 通過更改結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)同時(shí)生產(chǎn)成犬糧與幼犬糧

通過以上的分析，對(duì)于幼犬糧的生產(chǎn)參數(shù)以及導(dǎo)致差異的成因，有了較為清晰的了解。在安徽某寵物主糧廠，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。該寵物糧廠使用SJPS120×2雙螺桿膨化設(shè)備進(jìn)行成犬糧的生產(chǎn)，產(chǎn)能可達(dá)5 t·h-1。但是其幼犬糧生產(chǎn)時(shí)，出現(xiàn)顆粒不成型、無法膨脹等問題，導(dǎo)致生產(chǎn)無法進(jìn)行。在對(duì)其現(xiàn)場(chǎng)配方進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)幼犬配方中加入了多種肉粉、肉骨粉、蛋黃粉等蛋白質(zhì)類原料。故將生產(chǎn)成犬糧的螺桿進(jìn)行強(qiáng)剪切力配置更改，伴隨著犧牲產(chǎn)能的代價(jià)，將SME調(diào)至62 kW·h·t-1后成功生產(chǎn)出滿足品質(zhì)要求的幼犬糧。

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明，成犬糧與幼犬糧的配方結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致了蛋白含量的不同。幼犬糧中非功能性蛋白含量的增加，導(dǎo)致了膨化加工工藝參數(shù)SME的增加，約為普通成犬糧的1.6倍。通過分析現(xiàn)場(chǎng)配方后，對(duì)膨化機(jī)螺桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改，調(diào)節(jié)SME至合理范圍，成功生產(chǎn)出品質(zhì)合格的幼犬糧膨化成品。