7第六章挤压膨化

图6-7
膨胀器工艺流程
八、其他成型饲料
1、压块饲料

块状矿物质补充料：食盐、矿物质粉、维生素、糖蜜等原料 块状蛋白质补充料：蛋白质原料、维生素、糖蜜等 块状粗饲料：粗饲料、糖蜜 成型设备：压块机（机械式、液压式）； 成品形状：方形或长方形，边长20~30cm。
2、浇注式块状饲料

磷酸、糖蜜—石灰混合物，加入其他成分，如尿素、蛋白粉、 油脂、矿物质、维生素等； 根据需要加入氧化镁，调节氧化钙和氧化镁的比例，以获得 理想的硬度。

杀死绝大部分有害微生物，如大肠杆菌、沙门氏菌等。
五、不同类型饲料的挤压膨化技术

水产饲料工艺分类： 浮性饲料、半湿性饲料、沉性饲料和慢沉性饲料。 使用挤压膨化法生产水产饲料的独特功能是可以改变饲料的容量，同 样的设备可以生产浮性饲料又可生产沉性饲料。

影响膨化率的主要因素： 膨化机内的温度和压力 、淀粉的含量 、脂肪含量。
还可添加其它液体,如调味剂、色素、油脂、肉浆等。

挤压螺筒:由套筒和螺杆组成。
a.螺杆直径逐渐增加
使 挤 压 腔 空 间 容 积 沿 物 料 前 进 方 向 逐 步 变 小
b.螺杆直径不变,螺距变小
c.螺杆直径不变,套筒直径 渐缩 d.螺杆直径不变,套筒直径和 螺距渐缩
图6-2 螺杆与套筒形式

成型模板：

表6-1
膨化对原料和饲料淀粉糊化度的影响
2、挤压膨化过程中的蛋白质

在高温、高压、高剪切力的作用下，原有的蛋白质结构被挤压经过模孔 时，绝大多数蛋白质沿物料流动方向成为线性结构，并产生了分子间重 排。 蛋白质含量对膨化的影响： 含量高，原料一般膨化程度低。在这种情况下，为了提高膨化率， 往往需要提高挤压温度和适量调整水分含量。 含量高,则物料的粘稠度大,挤压过程中的能耗大。 挤压温度对蛋白质的影响: 温度高(太高会产生生华),蛋白质变性程度大,组织化程度好; 温度低,挤出产品溶解性好。 一般情况下,若生产组织化蛋白,其温度一般控制在140～160℃,水 分为20%～40%；若生产的产品要求有较好的溶解度,则温度可低一些。

5、挤压膨化过程中的矿物质

大部分矿物质利用率略有下降。 植酸磷的利用率有显着提高：挤压膨化加工降低了植物中的植酸的含量。
6、挤压膨化过程中的抗营养因子与有害微生物

破坏抗营养因子，如生大豆中的抗胰蛋白酶、棉籽中的棉酚、菜籽中的 芥子甙等。 挤压膨化的温源自文库、水分、设备配制、滞留时间、模孔大小等因素都会影 响有害物质的的破坏程度。

3、挤压过程中的脂肪

脂肪氧化酶和脂肪水解酶被破坏。 挤压过程中，原料中绝大多数脂肪与淀粉、蛋白质形成了复合物，降 低了挤出物中游离脂肪的含量，对降低脂肪的氧化速度和氧化程度 有积极作用。
如：玉米经挤压之后，游离脂肪含量由4.22%下降到1.65%。

脂肪添加量对膨化的影响： 单螺杆挤压机：脂肪含量<12%；双螺杆挤压机：脂肪含量<17%。 脂肪含量<12%时，无影响；12%~17%时，每增加1%的脂肪使体积质量 增大16kg/m3，17%~22%时，产品几乎不膨胀，颗粒质量仍稳定；22% 以上时，产品稳定性极差。 脂肪含量对硬度的影响：脂肪含量6%~14%，硬度趋于递增；超过14%， 硬度快速下降。



蛋白质与氨基酸含量的变化： 蛋白质含量经挤压后会有所下降。 赖氨酸有较明显的损失，其次是蛋氨酸的损失，其余的氨基酸在整个过 程中变化不大。 损失随温度升高而增大。 原料中淀粉(糖)对氨基酸的影响：主要来自于美拉德反应。 美拉德反应：又称为“非酶棕色化反应”或“羰胺反应 ”，是指还原糖 类的羰基与氨基酸或胺的氨基在加热或长期贮存的过程中会进行缩合反 应，并生成黑褐色素。
节流；控制产品形状。
图6-3
几种成型模
2、膨 胀 器


一般结构： 与膨化机很相似，不同之处在于膨胀器的出料口开度 可在一定范围内任意调节，使螺杆对物料的挤压力在 一定范围内调整。 用途: 可以直接生产膨胀粗屑料； 可作为制粒前的热处理专用设备，即生产膨胀颗粒料。
3、双螺杆膨化机

机型分类： 异向旋转啮合式、同向旋转啮合式、异向旋转非啮合式、同向旋转非啮 合式。以同向旋转啮合式最为常见。 优点： 1.可加工高油脂的饲料，油脂含量可达17%。 2.可加工添加有新鲜肉类或其它水分含量超过30%的高水分物料。 3.可加工特别小的水生动物饲料（0.8～1.0mm直径的产品）。 4. 能量利用充分，产量和质量均很稳定。

目前以湿法单螺杆膨化机为主。
3.挤压膨化的原理

含有一定温度和水分的物质，在膨化机螺套内受到螺杆的挤压推动 作用，和卸料模具或螺套内节流装置的反向阻滞作用，还受到了来 自于外部的加热或内部摩擦的热作用，综合作用的结果是使物料处 于3～8MPa的高压和200℃ 左右的高温状态之下。

如此高的压力超过了挤压温度下的饱和蒸汽压，所以在挤压机螺套 内水分不会沸腾蒸发；如此的高温下物料呈现熔融的状态。
一旦物料由模具口挤出，压力骤然降为常压。水分便发生急骤的蒸 发，产品随之膨胀。水分从物料中的散失，带走了大量热量，使物 料在瞬间从挤压时的高温迅速降至80℃ 左右。从而使物料固化定 型，并保持膨化后的形状。

二、膨 化 机
1、单螺杆膨化机
图6-1
单螺杆式挤压膨化机结构示意图

调质：调制后水分15~30%；温度70~98℃。

四、挤压膨化过程中物料成分
1、挤压膨化过程中的淀粉
①淀粉在挤压过程中的作用：

赋形作用：糊化的淀粉分子相互交联，形成了网状的空间结构。该结构 在挤出物迅速冷却，闪蒸掉部分水分后成型，成为膨化饲料结构的骨架， 给予产品一定的形状。 密度控制作用：淀粉含量高的原料经挤压后,易膨化,产品密度小。 硬度控制作用：直链淀粉和变性淀粉含量高时，膨化制品的抗碎强度大， 其质地较硬。 吸水速度控制作用：变性淀粉含量高的原料经挤压膨化后，会产生燧面 性结构。该结构的形成可降低产品的吸水速度。

图6-4
一对啮合的螺杆
三、膨化产品的后熟化(干燥与冷却)

目的：出机的产品水分在22%～28%，温度在80～135℃。为提高物料的硬 度和糊化度，要对膨化产品进行后熟化处理，即干燥和冷却 。 设备：采用干燥冷却器（见第五章 饲料制粒 第四节） 注意事项: 1.从膨化机出来的产品稍带塑性,淀粉含量较高的情况下稍带粘性,不应 把产品堆得过厚,以减少变形和结块。 2.产品在干燥过程中应被翻转和搅动。最好用两级或多级干燥。 3.气流应相对较快而均匀地通过产品。 4.产品在干燥/冷却机内的停留时间和料层厚度应为可调的。

挤压机内滞留时间 挤压机内温度 挤压机内的水分和压力 机械能输入
———以上各因素中关键参数是：水分、热能输入、机械能 输入滞留时间。
七、膨化加工工艺
1、挤压膨化工艺流程
图6-5
挤压膨化工艺流程
图6-6
挤压膨化机生产鱼虾膨化颗粒料工艺流程
2、膨胀器工艺流程
C路线用于膨胀后再制粒生产膨胀颗粒料：

将混合物注入纸板箱或多层袋中，几小时后即可固化。 第一天会稍有发热，应贮存在控温条件下。 一周后达到最终硬度。
3、牧草与粗纤维压块或制粒

单一成分压块或全价料压块两种形式

粉碎机筛网孔径8~12cm，粒度6~10cm。 成品颗粒孔径或边长8~12cm。 牧草干燥设备


2、膨化机的分类

按螺杆的结构分：单螺杆和双螺杆两种形式。
单螺杆结构相对较简单； 双螺杆结构较复杂,但能膨化粘稠状物料, 出料稳定,受供料波动的影响 小。

按调质方法分：有湿法膨化和干法膨化两种。
湿法膨化机在调质时要添加水蒸汽，以增加物料的湿度和温度； 干法膨化机在调质时不加蒸汽，但有时要添加水分以增加物料的湿度； 加水、加蒸汽后物料在调质前的含水量可达25～35%。


②淀粉在挤压过程中的特性

淀粉在挤压膨化过程中的糊化是一个低水分状态下的糊化过程。 淀粉糊化程度的相关因素：螺杆的转速（影响到剪切力和挤出时间）、 温度、水分含量。 淀粉中直链淀粉与支链淀粉的比例： 支链淀粉能促进膨化，使产品变轻、变松、变脆； 直链淀粉含量高的原料制成的产品质地较硬，膨化度、溶解度较 小，吸水速度较慢，故水中稳定性较好。
第六章
一、概述
挤压膨化
膨化饲料是将粉状饲料原料（含淀粉或蛋白质）送入膨 化机内，经过一次连续的混合、调质、升温、增压、挤出模 孔、骤然降压，以及切成粒段，干燥、稳定等过程所制得的 一种膨松多孔的颗粒饲料。
1、膨化饲料的特点
①膨化料的优点

植物性原料经过膨化过程中的高温高压处理,使其淀粉糊化、蛋白质组 织化,有利于动物消化吸收,提高了饲料的消化率和利用率。如水产饲 料经膨化加工可提高消化率10～35%。
可得到质松、多孔的浮性颗粒料,适合鱼类采食。 可杀死多种细菌，能预防动物消化道疾病。 模板可制成不同形状的模孔，可压制不同形状的膨化颗粒料。

②膨化料的缺点：

对维生素C、氨基酸和某些活性成分都有一定的破坏作用，故一般在膨 化后再添加上述组分。
耗电量大、产量低,但一般可以从提高饲料报酬中得到回收。

浮性和沉性饲料的关键是控制产品的密度，一般认定为容重为480g/L 是膨化饲料是浮或沉的转折点 。
六、影响挤压机效果的工艺因素

调质水分：天然淀粉常压下完全糊化要求含水量30%。

调质时间：调质过程中水分渗入时间远远大于传热所需时 间。
喂料速度 水和蒸汽 挤压机结构

挤压机速度
模板结构

4、挤压膨化过程中的维生素

大多数维生素受热不稳定，它在加工过程中的损失不可避免。

受工艺参数影响大。若是一高温短时（HTST）过程 ，总体上讲，物料的 受热强度不太大，故维生素损失也不太严重，比较而言，维生素A和维生 素C的变化要大些。 与其它加工手段相比，维生素的损失相对量要小。
表6－2 挤压膨化对维生素稳定性的影响