谷物饲料加工方法及蒸汽压片技术简述

• 玉米高粱的最适压片密度似乎在320-360克/ 玉米高粱的最适压片密度似乎在320-360克
升之间。
小结
蒸汽压片具有提高谷物淀粉消化率、谷物净能和其 蒸汽压片 他营养成分消化率的作用，是适用于玉米高粱籽粒的加工 是适用于玉米高粱籽粒的加工 方法。并且其加工成本低廉，仅相当于普通的制粒或略高， 方法。 因此在生产中具有良好的经济效益。国外现有的蒸汽压片 机生产功率在3-20吨/小时，完全可以满足一般养殖场和 饲料厂的生产需要，具有很大的推广前景。
蒸汽压片使谷物过瘤胃淀粉增加，从而将淀 粉的消化部位由瘤胃转移到小肠，小肠淀粉消化 率达到99%以上，几乎可以达到全消化。原因可 率达到99%以上，几乎可以达到全消化。原因可 能与过瘤胃蛋白消化的提高有关。
影响压片效果的因素
包括蒸汽温度、调制时间、辊间距、压 片密度、压片厚度等，比较主要的是压片 密度和调制时间： 压片密度 调制时间
• 谷物压片密度： 谷物压片密度：
压片密度是最常用的评价指标。Zinn(1990a) 压片密度是最常用的评价指标。Zinn(1990a) 报道，玉米在105℃蒸汽处理34分钟后，分别压 报道，玉米在105℃蒸汽处理34分钟后，分别压 片到0.41kg/L 0.36kg/L和0.31kg/L三个密度，所 片到0.41kg/L、0.36kg/L和0.31kg/L三个密度，所 0.41kg/L、 得淀粉消化率线性提高。但是压片密度小于 0.31kg/L时虽然淀粉溶解性提高，但是干物质采 0.31kg/L时虽然淀粉溶解性提高，但是干物质采 食量和淀粉消化率降低，动物容易发生酸中毒和 瘤胃臌气。压片密度为0.31kg/L时玉米的净能值 瘤胃臌气。压片密度为0.31kg/L时玉米的净能值 最大（Zinn，2002）。 最大（Zinn，2002）。
支链淀粉典型结构 直链淀粉典型结构
• 糊化
是指淀粉颗粒的不可逆膨胀和晶体结构的丧失。 水分进入淀粉微晶间隙，破坏淀粉分子间氢键， 随着温度的升高淀粉颗粒不可逆地迅速吸收大量 的水分，体积迅速膨胀，部分淀粉溶解形成粘稠 的糊状物。
• 糊化温度范围（GTR） 糊化温度范围（GTR）
淀粉60℃即开始糊化，到98%的淀粉失去双折 淀粉60℃即开始糊化，到98%的淀粉失去双折 射能力时的温度（BEPT）这一范围称为糊化温度 射能力时的温度（BEPT）这一范围称为糊化温度 范围（GTR） 。玉米淀粉的糊化温度为62—72℃， 范围（GTR） 。玉米淀粉的糊化温度为62—72℃， 小麦淀粉58－64℃，高粱淀粉68－78℃。 小麦淀粉58－64℃，高粱淀粉68－78℃。
R.A.Zinn,1990报道，蒸汽压片玉米的DE为4.22Mcal/kg，比干压片玉米高6.3%。
2.淀粉 2.淀粉：与干压片相比，蒸汽压片处理玉米的瘤胃淀粉
消化率和小肠淀粉消化率均有显著提高。瘤胃淀粉消化率 从68.3%提高到83.3%，粪淀粉排出量显著减少 68.3%提高到83.3%，粪淀粉排出量显著减少 （R.A.Zinn,1990）；全消化道淀粉消化率提高7%（从92% R.A.Zinn,1990）；全消化道淀粉消化率提高7%（从92% 提高到99%），小肠淀粉消化率提高25%-35%（Huntington， 提高到99%），小肠淀粉消化率提高25%-35%（Huntington， 1995）。 1995）。
• 表3 高粱籽粒压片程度对生长牛生产效率的改进（Hiong et al, 1991） 高粱籽粒压片程度对生长牛生产效率的改进（Hiong 1991）
压片密度（克／升） 460 增重／天（公斤） 增重／100干物质 1.31 15.7 360 1.34 17.2 260 1.38 17.3
• 表4 蒸汽压片高粱对围栏肥育牛生产效率的改进 蒸汽压片高粱对围栏肥育牛生产效率的改进
调制
调制需要TTM（ 调制需要TTM（time temperature moisture ) time
temperature
moisture
压片设备
谷物通过挤压在一起的两个压辊被压成薄片 大半径增大角度 减小辊间排斥力
提高糊化度
淀粉颗粒被破坏，膨胀吸水，排出部分的直 链淀粉，变得较易酶解。
使淀粉具有水溶性 控制消化速率和消化部位
蒸汽压片的原理
• 蒸汽压片是先将谷物经过高温蒸汽处理使
谷物糊化，然后再经压片将蛋白质包被破 裂，从而提高淀粉消化率。 提高淀粉糊化度 增大表面积 提高适口性
横截面和表面积
减少横截面积 增大表面积 增大比表面积
比表面积50：1
比表面积75：1
比表面积200：1
蒸汽压片流程
• 包括3部分 包括3
1）调制 2）压片 3）干燥/冷却 ）干燥/
将蒸汽通入谷物中15分钟左右，当谷物水分含量达到 将蒸汽通入谷物中15分钟左右，当谷物水分含量达到 12％－14％后，用碾辊加工成薄片，薄片的容积重在437g 12％－14％后，用碾辊加工成薄片，薄片的容积重在437g ／L－540g／L之间。 540g／
蒸汽压片（steam flaking， SF） 蒸汽压片（steam flaking， SF）
• 蒸汽调制时间对小肠和总淀粉消化率的影响
（Zinn1990） Zinn1990）
系列 干压片 34 淀粉消化% 淀粉消化% 瘤胃 小肠 总消化道 68.3 54.3 91.1 84.9 93.6 99.4 79.1 96.1 99.4 85.8 95.6 99.7 蒸汽压片 蒸汽处理时间，min 蒸汽处理时间， 47 67
• 最佳调制时间与期望的压片密度、辊的最大功率
蒸汽压片的效果
• 能量 • 淀粉 • 其他
1.能量 1.能量 蒸汽压片可以增加谷物的能量利用率
Owens等人1997年报道结果如下：
ME，Mcal/kg 干压片 蒸汽压片 提高幅度 3.26 3.73 12.60% NEm，Mcal/kg 2.24 2.62 14.20% NEg，Mcal/kg 1.56 1.88 17.30%
干碾压（dry rolling， DR） 干碾压（dry rolling， DR）
其方法是采用大型碾辊（直径46cm以上）碾压干燥谷 其方法是采用大型碾辊（直径46cm以上）碾压干燥谷 物，使谷物变成不规则的片状物（类似于破碎），容积重 （密度）约为643g／ （密度）约为643g／L。
蒸汽碾压（steam rolling， SR） 蒸汽碾压（steam rolling， SR）
淀粉
淀粉是玉米等谷物中主要的碳水化合物，普通玉米含淀 粉64%-69%，高淀粉玉米含量在72%以上，小麦淀粉含 64%-69%，高淀粉玉米含量在72%以上，小麦淀粉含 量在69%左右。 量在69%左右。
结构和理化特性
颗粒结构 吸水性 糊化 凝沉性 粘度特性

代谢
影响淀粉消化的因素
• 淀粉的种类
晶体结构 直链支链比例 淀粉颗粒的蛋白质外壳
压片效果的检验方法
• 压片密度、厚度
实验室检测
显微镜法 酶法法 淀粉葡糖苷酶— 淀粉葡糖苷酶—有效淀粉 产气法 近红外光谱分析（NIR） 近红外光谱分析（NIR）
饲喂密度合适的谷物压片可以提高肉牛的增 重和效率，增加泌乳母牛的产奶量、乳蛋白率和 产奶效率，但是密度过低（<260克 产奶效率，但是密度过低（<260克/升）则效果 相反，而且容易引起瘤胃酸中毒。
• 加工方法和程度
蒸汽压片的发展历史和研究背景
谷物压片最初是在生长牛上试验的（60年代初），证 明能使效率改善，这与淀粉消化得更好以及瘤胃中丙酸比 例上升、乙酸比例下降有关。由于乙酸盐是在乳脂肪合成 中起作用而乳脂肪又在牛奶定价中有重要影响，所以谷物 压片在奶牛饲养中的研究直到90年代初期才开始，这时乳 蛋白含量在牛奶定价中已是更重要的因素。 目前国外研究结果比较多，主要是针对肉牛生产生 长性能的加工参数，研究的方面已比较细致，奶牛有见报 道。
• 增加调制时间，可以适当减小压片密度，效果不
变。
• 有试验表明：随着蒸汽处理时间的延长
（>34min），谷物吸水量非线性增加，在最初一 >34min），谷物吸水量非线性增加，在最初一 个很短时间内，谷物快速吸水达到5%，之后吸水 个很短时间内，谷物快速吸水达到5%，之后吸水 不超过3%；体外淀粉酶反应活性线性增加，而有 不超过3%；体外淀粉酶反应活性线性增加，而有 机物和淀粉消化率并无提高(R.A.Zinn,1990a)。 机物和淀粉消化率并无提高(R.A.Zinn,1990a)。 和蒸汽室大小有关。Zinn(1990b)研究表明, 和蒸汽室大小有关。Zinn(1990b)研究表明,压片 密度为0.31kg/L时，超过30min的蒸汽处理不能继 密度为0.31kg/L时，超过30min的蒸汽处理不能继 续提高淀粉消化率（因为已经大于99%） 续提高淀粉消化率（因为已经大于99%）,也不能 提高玉米净能。
玉米
• 表1 蒸汽压片玉米改善了围栏肥育牛的效率
指标 日增重（公斤） 增重／100干物质 干法碾压 1.32 15.3 蒸汽压片 1.33 17 变化 1% 11%
（Owes et al，1997 ；Theurer et al，1999a）
表2 蒸汽压片处玉米改进了牛奶产量和效率
指标 牛奶/天（公斤） 乳蛋白（%） 乳脂（%） 脂肪校正奶/干物质 干法碾压 35.8 2.99 3.11 1.28 蒸汽压片 38 3.6 2.98 1.31 变化 6% 2% -4% 2%
3.过瘤胃蛋白和过瘤胃淀粉 3.过瘤胃蛋白和过瘤胃淀粉
压片对过瘤胃蛋白和淀粉消化率的影响
干压片玉米 蒸汽压片玉米 提高幅度（%）
蛋白过瘤胃% 淀粉过瘤胃%
68 63
77 94
13 49
（Zinn，1990；Zinn，1995； Barajas和Zinn，1998；Zinn，1998）