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即使是现在,尽管膨化等饲料加工技术有了新的发展,制粒仍是动物配合饲料最流行、最经济的加工处理方法。制粒加工中最为关键的步骤是对物料进行预调质,而预调质质量的好坏又依赖于物料的粒径大小、蒸汽质量、物料的初始水分含量、物料进入预调质器前的温度以及在调质器中的停留时间等。更长的调质时间能促使蒸汽水分更好地渗入物料中,以及温度更好地扩散,进而可以使饲料颗粒能够更好地结合,因此可以提高颗粒硬度,降低细粉的含量。
中图分类号:S816.9 文献标志码:C 文章编号:1001-0769(2017)12-0061-04
1 淀粉糊化
“糊化”这一术语被广泛地用于制粒工艺中,并且与生产高品质饲料颗粒密切相关。糊化是指淀粉颗粒双折射结构消失或淀粉颗粒结晶区天然存在的次级键不可逆地断裂。根据Hoseney(1986)的研究,淀粉双折结构在持续高热和超量的水分条件下会损失,从而增加黏结性,并促进淀粉颗粒(因吸水)体积膨大。
毋庸置疑,水分和热量是淀粉糊化所必需的。而预调质器正是一个可通过饱和蒸汽持续给物料提供水分与热量的混合室。由于调质这个过程是时间依赖性的,物料存留时间(物料通过预调质器所花费的时间)便成为物料能否达到目标水分与温度的重要因素。
2 淀粉颗粒破坏
淀粉颗粒在粉碎和制粒过程中会因机械性外力而被破坏。就方法而言,类似这种对淀粉颗粒的破碎或剪切,可被视作为淀粉熟化。事实上,这不是真正的淀粉糊化,而是对淀粉颗粒的破坏。在制粒过程中,损坏主要由摩擦引起,因为物料在通过环模的工作区时被挤压和挤出,这已经有多篇文献进行了详细的记录(Skoch,1979;Stevens,1987)。
假如有人想要测定蒸汽调质所能达到的确切熟化度,那么他首先要考虑粉碎与制粒过程对淀粉结构所造成的破坏。首先需用调质前后的物料建立一个破坏程度对比的基准。调质前后的差异即是物料经蒸汽调质所产生的糊化度。粉碎虽会造成淀粉破坏,但它的优点是使颗粒具有更大的比表面积,这反过来可以增加混合物料对水分的吸收。
3 蒸汽调质
向混合物料添加蒸汽的过程即预调质或蒸汽调质。在这个过程中,混合的物料与饱和蒸汽相接触,以获得水分和热量,从而完成淀粉糊化和混合物料中其他黏合成分的活化。物料通过调质器的连续混合完成调质(图1)。
4 调质设备
调质设备(图2)由旋转喂料器、桨叶和出料口组成。喂料器将物料从待制粒仓传输到调质器;桨叶将物料搅拌暴露给注入的蒸汽;出料口将物料送入斜槽或制粒机进料口。
在喂料速度不变的情况下,可通过降低转轴速度或改变桨叶倾斜角度增加调质时间和物料填充度(图3、4)。对于桨叶角度调整,推荐使用一个布局桨叶数量与桨叶(相对转轴)位置的模板(图5)。一旦布局模板确立,操作人员便能够进行桨叶布局调整(图6、7)。
桨叶摆放:以一个推动饲料向出料口移动的正向(0°~90°);或以一个水平的平向(0°);或以一个推动饲料远离出料口的反向(0°~90°),增加物料填充度和存留时间;再或以垂直于转轴的方向(90°)使物料在调质器中的混合效应最大化(图8)。
最好的一种构造是使物料填充满调质器的中心区域。而这可以通过部分将桨叶角度调至与物料移动方向相反、垂直或相同来实现(图9)。在反向的桨叶之后,近出料口之前,桨叶角度应再一次调节至与物料前进方向相同,直至出调质器。这是避免因过多的桨叶反向,导致调质器的填充过度或马达的过载。为使得进入腔室的物料与蒸汽保持密切接触,桨叶的构造应当保证物料填充度、调质时间和混合效率的最大化。
5 蒸汽
调质过程必不可少的步骤是通过蒸汽对物料进行增湿和加热。蒸汽又有饱和、过热和“湿”蒸汽之分。饱和蒸汽是指保持其蒸发点温度和压力下的100%蒸汽。过热蒸汽也指100%的蒸汽,但其在对应压力下,温度高于其蒸发点的温度。“湿”蒸汽是指包含有游离水的蒸汽。在制粒过程中,饱和蒸汽通过冷凝作用提高物料的温度和水分。其原理是蒸汽进入到处于环境温度条件下的调质器时,温度和压力陡然下降,冷凝发生,热量转移到物料,使其温度上升。而“湿”蒸汽进入到调质器,冷凝效果较差,物料升温效果也相对差。
6 蒸汽质量
在调质过程中使用的蒸汽应尽量保持干燥。干燥,描述的是蒸汽的品质,其可通过蒸汽中悬浮状态的水滴占比多少来定义。Reimer和Beggs(1993)指出,当进入调质器的物料水分为12%、料温为18 ℃、蒸汽中干燥占比为80%时,出调质器的水分和料温将为16%和84 ℃。而蒸汽100%干燥时,经调质的料温可达到91 ℃。后者通过蒸汽表可知,在压力不变情况下,不饱和蒸汽产生的能量要远低于饱和蒸汽。因此,确保优质的蒸汽进入制粒系统显得尤为重要。蒸汽品质控制可通过恰当的保温管理、疏水阀安装和分离装置设置来实现。
7 蒸汽冷凝和分子结合力
当蒸汽冷凝的时候,会给物料增加水,同时传递热量。在这个时间过程中,淀粉颗粒将吸水膨胀直到糊化。而有些蛋白质也会改变它们的分子结构,变得更为舒展。在这个过程中,产生的分子结合力,有助于生产高品质饲料颗粒。由于这是时间依赖性过程,物料在调质器应尽量保证足够的停留时间,以保证充分水合与受热。
在制粒过程中,不造成环模堵塞的最大允许水分范围是17%。相比之下,在膨化过程中水分范围能达到20%,甚至更高。膨化过程水分的控制更加灵活,这也有助于物料水分和熟化程度达到理想的水平。因此,调质器设计因加工过程不同而有差异。
未完,待续。
原題名:Critical steps in mash conditioning(英文)
原作者:Eugenio Bortone(博士)
中图分类号:S816.9 文献标志码:C 文章编号:1001-0769(2017)12-0061-04
1 淀粉糊化
“糊化”这一术语被广泛地用于制粒工艺中,并且与生产高品质饲料颗粒密切相关。糊化是指淀粉颗粒双折射结构消失或淀粉颗粒结晶区天然存在的次级键不可逆地断裂。根据Hoseney(1986)的研究,淀粉双折结构在持续高热和超量的水分条件下会损失,从而增加黏结性,并促进淀粉颗粒(因吸水)体积膨大。
毋庸置疑,水分和热量是淀粉糊化所必需的。而预调质器正是一个可通过饱和蒸汽持续给物料提供水分与热量的混合室。由于调质这个过程是时间依赖性的,物料存留时间(物料通过预调质器所花费的时间)便成为物料能否达到目标水分与温度的重要因素。
2 淀粉颗粒破坏
淀粉颗粒在粉碎和制粒过程中会因机械性外力而被破坏。就方法而言,类似这种对淀粉颗粒的破碎或剪切,可被视作为淀粉熟化。事实上,这不是真正的淀粉糊化,而是对淀粉颗粒的破坏。在制粒过程中,损坏主要由摩擦引起,因为物料在通过环模的工作区时被挤压和挤出,这已经有多篇文献进行了详细的记录(Skoch,1979;Stevens,1987)。
假如有人想要测定蒸汽调质所能达到的确切熟化度,那么他首先要考虑粉碎与制粒过程对淀粉结构所造成的破坏。首先需用调质前后的物料建立一个破坏程度对比的基准。调质前后的差异即是物料经蒸汽调质所产生的糊化度。粉碎虽会造成淀粉破坏,但它的优点是使颗粒具有更大的比表面积,这反过来可以增加混合物料对水分的吸收。
3 蒸汽调质
向混合物料添加蒸汽的过程即预调质或蒸汽调质。在这个过程中,混合的物料与饱和蒸汽相接触,以获得水分和热量,从而完成淀粉糊化和混合物料中其他黏合成分的活化。物料通过调质器的连续混合完成调质(图1)。
4 调质设备
调质设备(图2)由旋转喂料器、桨叶和出料口组成。喂料器将物料从待制粒仓传输到调质器;桨叶将物料搅拌暴露给注入的蒸汽;出料口将物料送入斜槽或制粒机进料口。
在喂料速度不变的情况下,可通过降低转轴速度或改变桨叶倾斜角度增加调质时间和物料填充度(图3、4)。对于桨叶角度调整,推荐使用一个布局桨叶数量与桨叶(相对转轴)位置的模板(图5)。一旦布局模板确立,操作人员便能够进行桨叶布局调整(图6、7)。
桨叶摆放:以一个推动饲料向出料口移动的正向(0°~90°);或以一个水平的平向(0°);或以一个推动饲料远离出料口的反向(0°~90°),增加物料填充度和存留时间;再或以垂直于转轴的方向(90°)使物料在调质器中的混合效应最大化(图8)。
最好的一种构造是使物料填充满调质器的中心区域。而这可以通过部分将桨叶角度调至与物料移动方向相反、垂直或相同来实现(图9)。在反向的桨叶之后,近出料口之前,桨叶角度应再一次调节至与物料前进方向相同,直至出调质器。这是避免因过多的桨叶反向,导致调质器的填充过度或马达的过载。为使得进入腔室的物料与蒸汽保持密切接触,桨叶的构造应当保证物料填充度、调质时间和混合效率的最大化。
5 蒸汽
调质过程必不可少的步骤是通过蒸汽对物料进行增湿和加热。蒸汽又有饱和、过热和“湿”蒸汽之分。饱和蒸汽是指保持其蒸发点温度和压力下的100%蒸汽。过热蒸汽也指100%的蒸汽,但其在对应压力下,温度高于其蒸发点的温度。“湿”蒸汽是指包含有游离水的蒸汽。在制粒过程中,饱和蒸汽通过冷凝作用提高物料的温度和水分。其原理是蒸汽进入到处于环境温度条件下的调质器时,温度和压力陡然下降,冷凝发生,热量转移到物料,使其温度上升。而“湿”蒸汽进入到调质器,冷凝效果较差,物料升温效果也相对差。
6 蒸汽质量
在调质过程中使用的蒸汽应尽量保持干燥。干燥,描述的是蒸汽的品质,其可通过蒸汽中悬浮状态的水滴占比多少来定义。Reimer和Beggs(1993)指出,当进入调质器的物料水分为12%、料温为18 ℃、蒸汽中干燥占比为80%时,出调质器的水分和料温将为16%和84 ℃。而蒸汽100%干燥时,经调质的料温可达到91 ℃。后者通过蒸汽表可知,在压力不变情况下,不饱和蒸汽产生的能量要远低于饱和蒸汽。因此,确保优质的蒸汽进入制粒系统显得尤为重要。蒸汽品质控制可通过恰当的保温管理、疏水阀安装和分离装置设置来实现。
7 蒸汽冷凝和分子结合力
当蒸汽冷凝的时候,会给物料增加水,同时传递热量。在这个时间过程中,淀粉颗粒将吸水膨胀直到糊化。而有些蛋白质也会改变它们的分子结构,变得更为舒展。在这个过程中,产生的分子结合力,有助于生产高品质饲料颗粒。由于这是时间依赖性过程,物料在调质器应尽量保证足够的停留时间,以保证充分水合与受热。
在制粒过程中,不造成环模堵塞的最大允许水分范围是17%。相比之下,在膨化过程中水分范围能达到20%,甚至更高。膨化过程水分的控制更加灵活,这也有助于物料水分和熟化程度达到理想的水平。因此,调质器设计因加工过程不同而有差异。
未完,待续。
原題名:Critical steps in mash conditioning(英文)
原作者:Eugenio Bortone(博士)