饲料中水分含量、水分活度检测意义及检测方法

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发布时间:2022-06-30 09:57:26 来源:亚博ios 作者:亚博手机app下载 浏览次数:8编辑:亚博ios

  对饲料厂而言,出售的配合饲料中只有一样原料是不用花钱的,那就是水。能否做稳、做好水分,可以反映出一个配方师的水平。年产两万吨的饲料厂,若每吨饲料增加水分2%,每吨料售价5000元计算,所产生的经济效益可高达200万元。颗粒料水分含量是一项非常重要的质量指标,对其进行有效控制是保证饲料产品质量安全的关键技术之一。水分太高,营养浓度低,且在使用过程容易发霉变质;水分含量过低,少赚了钱不说,会降低淀粉的糊化度和消化率,颗粒硬度大,饲料口感会降低,影响畜禽采食量。同时高低不均的水分含量(不稳),还造成产品质量的不稳定。

  颗粒饲料最终水分含量的主要影响因子有:饲料原料本身的水分含量、混合阶段的液体添加量、蒸汽的水分含量、调质水平、压模的模孔大小及其厚度、后熟化程度、冷却器的风量及风干时间、包装质量管理、不同气候环境因素的影响等。制作硬颗粒饲料过程中的水分调控涉及混合机处水分调控、调质过程的水分调控和颗粒冷却过程的水分调控,是一项系统工程。实施这一系统工程的目标应当是:①使粉料在调质过程得到良好的调质质量,即达到理想的水分、熟化程度和流变学特性;②获得较高的制粒产量、成品率、生产效率和较低的电耗;③得到理想的颗粒坚实度(耐久性);④得到较好的成品储存特性指标,包括安全水分、低水分活度,均匀的水分分布;⑤获得好的动物生产性能。

  混合机处的饲料水分调控包括混合粉料水分在线测量、水分添加、混合、饲料水分再测量。

  根据构成生产配方的各种组分的水分含量和在实际配方中所占百分比并考虑加工过程的损失计算求得:

  饲料厂的各种原料的水分含量通常在入厂入库时都应有批检测结果。在入库后由于储存环境条件和储存时间等的不同会有所变化。所以要实现精准配置和加工,需要检测投入生产线时原料的水分含量并作为计算值才行。通常比例在0.5%以下的添加剂的水分含量可以忽略不计。

  混合之前饲料在加工中的水分损失(水分损失量占饲料风干重的百分比)主要包括原料接收、投料输送中的损失、饲料粉碎损失以及原料膨化中的水分损失。【原料接收过程中的水分控制关键在于准确检测原料样品中的水分含量抽样必需代表整批原料的综合情况,按取样标准抽取样品,防止漏抽,同时在抽样过程中感观检测原料水分的高低。原料水分检测过程中要保证准确,为减小误差,可以作两到三个平行样品的检测,求取平均值作为检测值。】

  原料接收过程的水分损失对于籽粒原料如玉米、小麦的水分损失为0.1%~0.15%,粉状原料如豆粕、麦麸等水分损失在 0.2%~0.35%,其中冬季气温低,水分活度低,空气载水能力低,水分损失率低,而夏季温度高,水分活度很高,空气载水能力高,水分的损失较高;【储存过程中原料水分的保与控:①保水:原料储存环境温度要低于外界温度5℃以上,空气相对湿度高于外界相对湿度5%-15%(外界湿度不超55%)②控水:原料接收水分控制是首要,其次在雨季来临需要紧闭门窗、散装原料表层

  原料在粉碎过程中的水分损失与粉碎机的结构、粉碎粒度、采用的吸风和输送方式有密切关系。普通粉碎(锤片粉碎机

  对辊式粉碎机和对滚刀式粉碎机进行普通粉碎,因物料温升低,水分损失(0.4%~0.8%)显著低于锤片粉碎机粉碎;采用锤片式微粉碎机进行微粉碎(粉碎筛片孔径 0.5~1.2 mm)、机械输送加吸风时,物料的水分损耗可达 1.0%~1.5%。而采用立轴式超温粉碎机进行不同饲料的超微粉碎过程中的水分损耗可在1.0%~2.0%。当超微粉粒度越细,物料温升越高,水分损失越大;【粉碎阶段水分的保与控:①控水:原料水分高时可以适当减小粉碎粒度,以增加水分的损耗(建议玉米水分不超16%,避免电耗增加、堵料出现)②保水:后期料用量大的原料选择增加0.5孔径的筛网,适当降低负压吸风系统的风量】当饲料厂对玉米、大豆进行膨化加工预处理时,这些原料在膨化加工中会有显著的水分损失。通常采用干法膨化(无蒸汽调质)加工时,原料的水分损失在 2.0%~3.5%。当采用湿法膨化加工时,原料的水分损失在 1.5%~3.0%。当挤压膨化腔内的压力高、温度高,膨化产品的密度低时,膨化原料的水分损失大,反之,膨化原料的水分损失少。膨化全脂大豆生产中因其高油脂含量,易于出模,水分损失相对较低,而膨化玉米、大米、小麦的水分损失较高。

  在线测量是在混合机机壳的特定位置安装有水分在线检测仪,以一定时间间隔自动检测混合机内物料的水分含量,并将检测结果自动传送给生产线水分添加系统的自动控制系统,经与设定的目标值比较后自动确定在混合机内喷加的水分量和调质过程中需要添加的水分(蒸汽)量及相关控制参数。目前已经在饲料混合机上应用的在线水分检测仪有多用途近红外检测仪,激光在线水分测定仪以及微波在线水分检测仪等。其中近红外多用途检测仪可以同时检测水分、粗蛋白、粗脂肪等,有着更广泛的用途。

  在混合机中进行水分调控目的是:①当混合粉料水分含量低于13.0%时将水分含量增加至正常水分含量,以便满足调质制粒工艺要求;②将液体防霉剂用水稀释后添加到饲料中,既可将水分提高到正常制粒要求,又可起到防霉的作用;③将防霉剂、乳化剂、水分活度调节剂与水按比例混合后加到饲料中,达到有利于饲料对水分吸收、高效制粒、保持低水分活度、防止饲料霉变和保持产品品质的要求。

  水质要求:向混合机中添加的水分应当是经过过滤软化的清洁水,亦可使用煮沸冷却的自来水或冷凝水。

  当水分添加量较大时,为使水分能被原料充分吸收,可以让加水后的物料在待制粒仓中存放一定时间,即可适当加大待制粒仓的容量。【混合阶段水分的保与控:①保水:夏季原料、成品水分双低,各公司或多或少在要做保水工作,较多的是在混合阶段添加液体防霉剂。依我们公司情况检测混合料水分及成品水分是否都低于12%,双低就开始喷液体防霉剂,添加量依据成品检测结果及结合天气、销量综合考虑(建议成品添加防霉剂后最高水分不高于12.5%,不然易出现零星发霉投诉)】

  外加水分通常以游离水的形式存在,水分活度高,在后续的饲料加工如加热、挤压制粒、冷却、输送、储存中容易挥发损失,同时也容易引起饲料霉变。因此通过添加水分活度降低剂(保湿剂)来降低水分活度,有利于改善调质效果,减少水分在后续加工过程的损失,同时有利于提高生产效率,获得高质量的颗粒饲料,还有利于颗粒成品的储存。然而,有关水分活度降低剂在食品加工中应用研究较多,而在饲料加工中的应用国内研究报道甚少。国外有一定数量的在宠物饲料生产中应用的研究文献。水分活度降低剂通常是亲水性的物质,主要有盐类、糖类和多元醇类以及某些有机酸类。在多种食品保藏的应用研究结果表明,采用不同种类的水分活度降低剂组合应用可以获得更好的降低饲料中水分活度的效果。添加水分后饲料的水分活度能控制在0.7以下时会有较好的保水效果。这会有效提高经调质、制粒、冷却过程中的保水能力。

  乳化剂是一类具有亲水基和亲油基的表面活性剂。在油-水两相体系中,亲油基和亲水基分别和油、水结合,降低了两相界面的表面张力。油、水两相界面形成界面膜,界面膜可以阻止热对流、布朗运动或机械搅拌引起的液滴聚结,对液滴起到保护作用。冯杰等研究了乳化剂对乳仔猪颗粒饲料品质的影响,结果表明:乳化剂不仅可以改善影响颗粒饲料品质的关键指标,如水分含量、容重、粒径等,还可以改善颗粒饲料适口性,降低单产耗能,节省饲料加工成本。李建文等通过对饲料原料及混合物水分活度的测定,研究了加工对饲料水分活度的影响,研究发现,在饲料中添加水分子乳化剂,可以改变饲料水分等温吸附线,当饲料水分含量达到一定程度时,水分子乳化剂可大幅降低水分活度。但是,对于低脂肪饲料,乳化剂的作用效果会降低,而由于乳化剂本身的亲水集团与水分子结合是否会降低水分子与饲料表面亲水基团的结合机会和渗透能力需要进一步研究。

  液体防霉剂主要是有机酸和有机酸盐类添加剂包括丙酸、丙酸铵、柠檬酸、乳酸等。这些防霉剂中多数具有降低水分活度降低剂的功效,有些本身就是水分活度降低剂。复合液体防霉剂由两种及两种以上防霉剂组成,还可加入表面活性剂等。相对于固体防霉剂,液体防霉剂通常是与水以一定比例稀释混合后加入饲料,因而会与水分子先结合,降低了水的表面张力,使水分子充分浸润饲料颗粒内部,从而减少了水分的散失。韩康印等研究了液体防霉剂对颗粒料保水率及储存时间的影响。结果显示:直接添加1%水分,不添加液体防霉剂,颗粒料的保水率仅为53%,添加1%液体防霉剂(防霉剂与水按119比例混合)后颗粒料的保水率达到了95%,并且有效延长了饲料的保藏时间。赵江鹏等研究了液体防霉剂surface对狐饲料水分和保质期的影响,研究结果显示:添加液体防霉剂可以显著提高饲料成品的水分含量,同时还具有较好的防霉效果。由于制硬颗粒饲料时需要经过高温调质和制粒过程,防霉剂能否在高温处理过程中继续保留其良好的保水性是防霉剂质量的重要指标。

  调质过程水分调控的目标是:①使饲料的水分含量达到适宜入模水分。适宜入模水分是指在此饲料水分含量入模时,环模制粒机具有能生产合格颗粒饲料的最大生产率,且能显著降低吨料能耗,减小物料对环模的磨损的水分。研究文献给出的入模饲料适宜水分推荐值为,猪禽饲料为16%~17%,普通水产饲料为 15%~16%,特种水产料如对虾料等为16%~17%。牛羊饲料因含有较多的糠麸、纤维性饲料,适宜入水分为14%~15%。然而,有关适宜入模水分的综合工艺参数的研究,国内外发表的研究文献甚少且不系统,需要进一步的系统研究。②通过添加蒸汽,加热饲料,强化饲料对蒸汽水分子的吸收并蒸煮一定时间,使饲料达到适宜的理化特性,如流变学特性、淀粉熟化度、黏弹性、杀灭部分有害微生物等,有利于提高饲料的制粒特性,提高动物对饲料的消化利用率,提高颗粒饲料坚实度、耐水性等。③使饲料的理化特性在整批饲料中达到均一状态,如水分分布的均匀度、温度分布的均匀度、淀粉糊化分布的均匀度、饲料质地软化的均匀度都达到95%以上。

  为确保进入调质器的蒸汽是干饱和蒸汽,一定要合理设计和操作蒸汽系统,在蒸汽管路中要有能高效去除蒸汽中冷凝水的装置和结构,如汽水分离器等,及时排除储汽包、管道中的冷凝水。

  不同饲料原料的理化特性不同,不同饲料配方因原料组分构成不同,导致它们的调质性能也有很大差异,因而需要采用针对性的调质参数。

  因配方构成中谷物比例通常在60%或以上,淀粉含量高,吸收水分的能力强,速度快,因此宜采用较低的蒸汽压力(0.15~0.2 MPa)和较大的蒸汽量。生长和育肥阶段的肉鸡、肉鸭本身具有较强的饲料消化能力,高淀粉糊化度对其生产性能并无显著改善,因此通常采用 85~90 ℃的调质温度,15~25 s 的调质时间即可。而雏鸡开食阶段的饲料需要较长的调质时间(30~40 s)。

  与家禽饲料相比,猪饲料需要较高的饲料熟化度,故需要较强的调质参数。因猪在乳猪(教槽)阶段,断奶阶段,生长、育肥阶段消化系统的成熟度不同,对饲料的熟化度要求也不同,因而对饲料的调质参数也有较大差异。

  因乳猪处于吃母乳阶段,消化道发育未成熟,因此饲料需要较高的熟化度,但因乳猪料中需要加入较高比例的乳清粉等热敏性原料,乳清粉在高温调质制粒时会发生焦糖化,堵塞模孔而不能正常制粒,必须采用低温调质和低温制粒,因此需要将乳猪饲料中除乳清粉、热敏性添加剂、脂肪外的其它大宗原料先进行高温调质熟化处理,然后进行二次配料,加入乳清粉、热敏性添加剂、脂肪等并混合均匀后,进行二次低温调质和低温制粒(50~55 ℃,20~30 s)。对大宗原料的高温调质熟化处理工艺可采用以下三种工艺:A.调质器(85~95℃,20~30 s)+保持器(50~90 s)+冷却;B.调质器(85~95 ℃,20~30 s)+挤压膨胀机(120~130 ℃)+破碎+冷却;C. 调质器(85~95 ℃,20~30 s)+制粒+冷却+粉碎。相比较而言,第一种预调质熟化处理工艺设备简单,生产能耗低。

  断奶仔猪前期饲料(5~10 kg)通常也含有较高比例的乳清粉和热敏性添加剂,因此,宜采用与教槽料相同的大料预调质熟化加工+低温制粒工艺,调质参数也基本相同。断奶仔猪后期(10~20 kg)消化系统逐渐发育良好,饲料中乳清粉、奶粉的比例已经较低,此时,可以采用调质器(85~90 ℃,20~30 s)+保持器(50~90 s)+制粒的一次制粒工艺。如果考虑最大限度保留热敏性饲料添加剂的活性,也可以采用大料预调质熟化加工+低温制粒工艺。

  牛羊用颗粒饲料主要是精料补充料颗粒饲料。与猪鸡饲料构成不同的是,牛羊精料补充料中常含有较高比例的高纤维原料,如 DDGS、麦麸、米糠、大豆皮、苜蓿草粉、甜菜粕等,这些原料吸水性较差,调质目标水分值低,因而需要采用较高的蒸汽压力(0.25~0.4 MPa),较小的蒸汽量,较长的调质时间。可以采用调质器(80~85 ℃,20~30 s)+保持器(45~90 s)+制粒的一次制粒工艺。

  鱼虾用硬颗粒饲料的共性是蛋白质原料含量高,谷物的含量较低,糠麸的比例中等。且蛋白质原料中主要是油籽饼粕,如豆粕、棉籽粕、菜籽粕等。使用动物蛋白也主要是肉骨粉等。这些都是热变性蛋白,结合水的能力差。因此为了提高这些原料的利用效率就需要采用微粉碎或超微粉碎工艺,获得微粉或超微粉,在此基础上施以较高蒸汽压力和较长的调质时间,以便让饲料微粉粒能充分接触、结合蒸汽水分子,使之软化和具有可塑性,便于制得优质颗粒饲料。目前鱼饲料宜采用调质器(85~95 ℃,30~60 s)+保持器(60~120 s)+制粒的一次制粒工艺。虾硬颗粒饲料因对水中稳定性要求很高(≥2 h),需要对超微粉饲料进行充分调质,使所含蛋白颗粒充分软化、淀粉充分糊化,使颗粒饲料中微粉之间的粘结牢固。因此需要采用很强的调质工艺。宜采用的工艺为调质器 1(85~95 ℃,30~60 s)+调质器 2(85~95 ℃,30~60 s)+保持器(60~120 s)+制粒的一次制粒工艺。必要时还可在制粒机后加后熟化器。

  作为一种规律,对于普通猪禽饲料而言,调质过程中,物料温度每升高10 ℃,水分增加0.6%~0.7%。但对于水产饲料而言,因饲料吸水率较低,采用高压、低蒸汽量、长时间调质,温度每升高10℃,水分增加0.5%~0.6%。对反刍动物的精料补充料也有类似的情况。物料与蒸汽接触时间越长,调质越充分,但是此时物料吸收的水分就越多,水分含量就越高。有研究表明,饲料半成品在加蒸汽调质时,每凝结 1%优质饱和蒸汽,粉料升温 14.5~15 ℃。混合后物料水分含量在 9%~14%之间,调质后物料水分含量在15%~17%之间比较合理。

  冷却器的作用是将由制粒机出来的热颗粒从80 ℃左右冷却至略高于室温。冷却温度不超过室温3~5 ℃,同时降低颗粒饲料水分,增加饲料颗粒硬度,降低3%~5% 的水分。冷却颗粒饲料常用的介质是自然空气,目前饲料厂大多使用逆流式冷却机

  ,通过控制颗粒饲料温度来进行水分控制,这种方法已经被生产企业尝试后应用于生产中,并取得了好的效果。与调质器内水分提高和温度升高呈对应关系相类似,在冷却时,水分降低和温度降低是相关的。有研究表明,在制粒后的冷却阶段,温度一般每降低11 ℃,颗粒水分减少 1%。此外,冷却效果与颗粒饲料的大小有关。饲料颗粒的直径越大,冷却的空气(冷风)越难穿透颗粒,颗粒饲料的水分损失越少。因此在颗粒饲料的冷却阶段,应合理调控冷却风量的大小和冷却时间,严格操作,均匀出料,使生产出来的颗粒饲料既能达到水分含量要求,也使温度降低到要求的标准,同时还能保证颗粒饲料质量和颗粒品质。制粒完成后,应保持冷却器继续工作一段时间(约几分钟,视不同冷却器而定),保证饲料颗粒全部出机。从制粒机制出的颗粒饲料水分会损失 0.5%左右。

  。控制的指标是冷却器出料水分含量与水分分布的均匀性以及出料温度与料温分布的均匀性。实际生产中应通过研究试验来确定不同直径颗粒产品在冷却器内所需的冷却时间和冷却风量。并将这些最佳参数标准化,同时通过调整布料设备使颗粒饲料在冷却器内料位均匀,冷却时间一致,最终得到质量合格的产品。冷却风量过大和冷却时间过长会造成产品水分损失过大,影响企业效益。冷却产品水分含量超标或水分分布不均匀又容易使产品发霉变质,造成质量事故与损失。逆流冷却器内的冷却风速宜为0.8~1.5 m/s,而卧式带式冷却器内的风速宜为0.5 m/s。

  颗粒饲料成品的水分含量南方控制在不高于12.5%,北方不高于14%。在此条件下,应通过技术手段使颗粒饲料的水分活度维持在0.7以下。

  制粒后的(或经后熟化后的)饲料颗粒要经冷却器充分冷却后才能包装,一般情况下成品饲料的温度不能高于室温3℃,用手触摸不能有温暖感才能达到标准。包装好后最好避免太阳暴晒,否则产品中的残余水分会迁移到包装和储运温度较低的地方,使这些地方湿度提高,饲料产品较易发生霉变。

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