[2006第2期]饲用全脂大豆挤压加工的生产试验研究

新饲料 · 发表于 2007-7-17 20:01:14

原载：《新饲料》杂志2006年第2期

金征宇
赵建伟

（江南大学食品学院江苏无锡 214036）

全脂大豆（full fat soybean）是整粒大豆经加热处理后的产品。Wisemn（1983）的研究表明，在几种加热处理中，以挤压法所得全脂大豆的代谢能含量最高，为17.9MJ/kg；其次为烘焙大豆，为15.6MJ/kg；再次是微波处理的大豆，为15.4MJ/kg。据测定，膨化全脂大豆的综合氨基酸的消化率为92.5%，赖氨酸的消化率为90.6%，故高于豆饼中这两类氨基酸的消化率。全脂大豆的营养成分与生大豆类似，因经加热处理，水分较低，其他成分则相对提高，但蛋氨酸仍显不足。膨化大豆与其它原料的营养见表1。
表1 全脂膨化大豆与几种主要原料营养比较

原料	水分/%	粗蛋白/%	粗脂肪/%	代谢能/（MJ/kg）
膨化大豆	8.0	38.0	18.0	17.9
生大豆	13.0	36.0	17.0	13.9
豆粕	13.0	44.0	3.9	10.65
国产鱼粉	13.0	47.0	2.4	8.3
玉米	13.0	8.8	3.0	13.2

Cheva-Lsakaru和Tangtaweeipat（1995）比较了不同加工技术对肉仔鸡的应用效果，认为挤压膨化全脂大豆具有两个优势：一是对胰蛋白酶抑制因子有很好的破坏作用，破坏程度分别比蒸汽和干燥加工提高11.2%和74.5%；二是饲料转化率明显高于豆粕、蒸汽加工的全脂大豆和干炒加工的全脂大豆。
本文在实验室试验的基础上，探讨挤压过程中挤压机的结构、原料处理及挤压主要工艺参数变化对挤压效果的影响，以寻求较为恰当和稳定的加工工艺，同时使加工产量、质量得以提高。

1、材料与方法

1.1试验原料与主要试剂

试验原料：大豆与生豆饼均由浙江省海盐县通元饲料厂提供，其主要组成见表2。
主要试剂：均为分析纯。
表2试验用原料主要成分

名称	水分/%	粗蛋白/%	粗脂肪/%	UA
原料大豆	10.5	38.99	18.5	6.40±0.12
生豆饼	13.0	48.0	5.85	1.42±0.02

1.2主要设备
135型干法挤压机，部分零件经调整，模头自制，带外加热。

1.3分析方法
粗脂肪：索氏抽提法
粗蛋白：微量凯氏定氮法
脉酶测定：GB8622一88
产量测定：实测（kg/h·台）

2结果与讨论
2.1螺杆压力环对挤压效果的影响
挤压过程中，压力环对物料起粉碎、限流和局部增大压力的作用，它对挤压工艺的稳定及产量的高低影响较大。本试验采用生大豆（细粉碎全通φ2.5mm筛板、水分调至15.5%）与生豆饼（细粉碎全通φ2.5mm筛板，水分18%），分别在160±5℃与140±5℃下挤压，以挤压产品的脲素酶活力UA与产量为指标，考察了不同压力环不同条件下的挤压效果，结果见表3。
表3
压力环排布对产品脲酶活性（UA）和产量的影响

原料	压力环φ/ mm	UA	产量/（kg/h）
生大豆	135，130，135	0.073±0.01	324
生大豆	130	0.923±0.08	1080
生大豆	138	0.640±0.02	864
生豆饼	130	0.356±0.03	1210
生豆饼	138	0.160±0.01	1032

从表3可以看出，对全脂大豆的挤压加工而言，压力环的数量及直径大小对挤压产品的UA值与产量影响很大。在同时使用φ135mm、φ130mm、φ135mm三个压力环时，尽管产品尿素酶活力很低，但其产量却很小，且挤压状态不够稳定，时有喷爆现象。改用一个φ130mm压力环，由于对物料作用太小，故UA严重超标。选用一个φ138mm压力环基本适中，虽UA仍超标，但可以通过其它参数的调整加以解决。在以下的试验中压力环均选用一只φ138mm，装置在螺杆的中段。
对生豆饼挤压，由于原料UA远小于生大豆，故只使用一只φ130mm压力环，UA也可达标。以下对生豆饼挤压试验均在螺杆中段装一只φ130mm压力环。

2.2螺杆组成对挤压效果的影响
螺杆结构及螺杆之间的组合影响物料在挤压过程中的滞留时间及受力大小。上述压力环试验是在5节单螺纹螺杆下完成的。为了考察螺杆组成对挤压效果的影响，本研究在靠近模孔的第一节单螺纹用双螺纹替代后进行试验，其两种不同螺杆组成的试验效果见表4。
表4螺杆安排对UA及产量的影响

原料	螺杆组成	UA	产量（kg/h）
生大豆	5节单螺纹	0.563±0.04	926
生大豆	1节双螺纹+一4节单螺纹	0.380±0.04	876
生豆饼	5节单级纹	0.356±0.03	1210
生豆饼	1节双螺纹+一4节单螺纹	0.203±0.02	1154

结果表明，改用一节双螺纹螺杆后，挤压产量有所下降，但UA降低也较明显。综合质量与产量两个方面考虑，还是以1节双螺纹螺杆加4节单螺纹螺杆的组合较为适宜，并在以下的试验中均采用这种排布。

2.3原料拉度对挤压效果的影响
相同质量的原料，粒度不同导致物料的总表面积及物料的物理性状均有差异，并使传热、传质性能发生变化，这些因素均会影响物料的挤压效果。表5是对整粒大豆、粗碎大豆（用6.0mm筛孔板破碎）、细碎大豆（用2.5mm筛孔板粉碎）以及粗碎豆饼、细碎豆饼分别挤压的生产试验结果。
表5物料粒度对挤压效果的影响

原料	UA	产量/（kg/h）
整粒大豆	1.844±0.07	558
粗碎大豆	0.923±0.08	746
细碎大豆	0.380±0.04	876
粗碎豆饼	0.510±0.02	797
细碎豆饼	0.356±0.03	1210

注：全脂大豆挤压温度170±5℃，原料水分15.5%，生豆饼挤压温度140±5℃，原料水分18.0%。
结果表明，随着物料粉碎程度的提高，抗营养因子受到挤压作用更为完全。如全脂大豆经粗粉碎，挤压产品UA，超标严重；但经细粉碎后，可达到国家标准的要求。
虽然细粉碎需增加电耗，但表4表明，随着挤压前原料粒度的减小，挤压产量增加显著。这就是说从整个加工过程来看，总电耗并非增加。此外，原料粒度的减小对机器的磨损也会降低。因此，实际生产中原料以细粉碎为好，当然这是以对目前使用的干法挤压机作适当的调整为前提的。以下试验中物料都经细粉碎处理。

2.4原料水分对挤压效果的影响
表6物料水分对UA及产量的影响

原料	水分/%	UA	产量/（kg/h）
生大豆	13.5	0.56±0.04	766
生大豆	15.5	0.38±0.04	876
生大豆	18.5	0.26±0.03	1080
生豆饼	15.0	0.47±0.02	1056
生豆饼	18.0	0.356±0.03	1210
生豆饼	21.0	0.130±0.01	1344

从表6可以看出，入机物料水分含量的提高，有利于抗营养因子的钝化及产量的增加。但原料水分过高，则挤出产品水分含量亦相应增大，不利于安全储存。故建议大豆挤压水分在15%左右而生豆饼挤压水分在18%左右为宜。

2.5挤压温度对挤压效果的影响
表7挤压温度对UA及产量的影响

原料	水分/%	挤压温度/℃	UA	产量/（kg/h）
全脂大豆	15.5	150±5	0.904±0.04	870
全脂大豆	15.5	170±5	0.38土0.04	876
生豆饼	18.0	140±5	0.356±0.03	1210
生豆饼	18.0	140±5	0.185±0.02	1296

由表7可以看出，生大豆、生豆饼分别在操作温度170±5℃，140±5℃的条件下挤压，所得产品UA即能达标。

3、结论

3.1对全脂大豆的挤压加工，采用我们自制的孔模、带外加热器（2kW），选用一个φ138mm压力环，第1节为双螺纹螺杆、其余为单螺纹螺杆，原料经细粉碎（φ2.5mm筛板），调节原料水分至15%，在调水的同时加入0.5%添加剂，控制挤压温度在170±5℃，即可生产出UA＜0.4的全脂膨化大豆，其产量在800~1000kg/h（采用PHG-135型挤压机）。

3.2对生豆饼的挤压加工，设备条件除压力环用φ130mm外，其余同（1）；原料亦经细粉碎，调水分18%，加入0.3%~0.5%添加剂，控制挤压温度在150℃左右，产品质量较佳，产量可达1000~1200kg/h。
4全脂膨化大豆不同添加量在肉鸡饲料中的应用
为测试全脂膨化大豆喂饲肉仔鸡的效果，使用挤压膨化机加工全脂大豆粉，配制肉鸡全价饲料进行饲料对比试验。按47日龄试验周期，按13%、20%、28%添加膨化大豆，考察其生长性能。试验结果见表8。
表8肉鸡饲养试验结果

分组	鸡数	平均体重/kg	总体重/kg	饲料费用/元	料肉比	饲养成本/（元/kg）
对照组（豆粕＋油）	104	2.360	245.47	977.94	2.068：1	3.98
添加13%全脂膨化大豆	108	2.253	243.33	918.31	2.048：	3.77
添加20%全脂膨化大豆	105	2.363	248.07	803.18	1.839：1	3.24
添加28%全脂膨化大豆	112	2.252	252.27	887.70	1.952：1	3.52

结果表明：膨化大豆组比对照组（豆粕+植物油）总重量增加，料肉比降低，其中以日粮中添加20%膨化全脂大豆粉的组中料肉比最低为1.839：1，对照组料肉比为2.068：1，而且这组中总饲料费用最低，生产每公斤肉鸡的饲料成本3.24元，比对照组低0.74元，这样饲养每羽肉鸡饲料成本费可降低1.00元以上。从全脂膨化大豆在全价饲料中的添加比例来看，添加20%左右的膨化全脂大豆，可以完全取代豆油在饲料中的添加，而达到各种高能全价饲料的质量要求。