av Detlef Bunzel och Andreas Lemme, Evonik, Tyskland
Pelletering är en kärnprocess i foderblandningsproduktion för foderbruksoperatörer eftersom den ökar bulkdensiteten och stabiliserar blandningen. Den resulterande enhetliga partikelstorleken förbättrar lagrings- och hanteringsegenskaper som, i tur och ordning, innebär också lägre transportkostnader för bruksverksamheten.
Att komprimera foder ökar också dess näringsvärde genom att öka energitätheten och förhindra selektiv ätning. Djur kan inte undvika eller avvisa enskilda ingredienser, på grund av förändringar i smaklighet om komponenter i kosten ändras av närings- och/eller kostnadsskäl. Detta minskar avfallet, förluster och produktionskostnader för gårdar.
Förutom att uppnå dessa fördelar, Operatörerna måste se till att de uppfyller kraven på livsmedels- och fodersäkerhet. I Europa, Förordning (EG) nr 178/2002 fastställer krav på fodersäkerhet i artikel 15:
1. Foder får inte släppas ut på marknaden eller utfodras till något livsmedelsproducerande djur om det är osäkert.
2. Foder ska anses vara osäkert för sin avsedda användning om det anses att:
ha en negativ effekt på människors eller djurs hälsa;
göra maten som härrör från livsmedelsproducerande djur osäker för mänsklig konsumtion.
Pellets kvalitet, samt storlek, bör därför vara en nyckelfråga för operatörerna. Studier har visat att foderformulering (40 procent), partikelstorleksfördelning (20 procent) och mäskkonditionering (20 procent) har störst inverkan på standarder. Om vi antar att formulering och partikelstorleksfördelning är konstant i produktionsprocessen, konditionering av mäsken är den viktigaste processvariabeln som foderbruksoperatörer kan påverka för att förbättra kvaliteten.
Kemiska konserveringsmedel är föremål för restriktiva regionala bestämmelser (t.ex. 70/524/EG i Europeiska unionen), så värmebehandling är ett fokus för foderproducenter när de minskar och kontrollerar bakteriell kontaminering av foderröra i produktionsprocessen.
Utrustningstillverkare har utvecklat flera metoder för att hantera denna utmaning. Alla betraktar konditioneringstemperatur och tid som relevanta parametrar för en framgångsrik minskning av bakterier i processen. Genom att inducera mer termisk energi i mäsken, mekaniska påverkansfaktorer, såsom förändringar i råvaruegenskaper och partikelstorleksfördelning, kan balanseras bättre i komprimerings- eller pelleteringsprocessen.
Anpassa konditionering efter formulering
Vid foderproduktion, en mängd olika råvaror och formuleringar pelleteras. Med råvaror av jordbruksursprung, hanterings- och bearbetningsegenskaper varierar över tiden beroende på härkomst, väderförhållanden under tillväxt och skörd, förbearbetnings- och lagringsförhållanden, samt hållbarhet.
Förutom skrymdensitet och partikelstorleksfördelning, fukt eller vattenhalt är den mest framträdande fysiska egenskapen som påverkar foderbearbetningen. Bland de kemiska egenskaperna hos råvaror, protein, innehåll av fett och stärkelse, samt innehåll av aska och fiber, har störst inverkan på näring och bearbetning.
Forskare och utövare av foderbruk har hittat metoder, över åren, att ta itu med olika fysikaliska och kemiska egenskaper hos råvaror i dieter genom att anpassa konditioneringsprocessen. Om man antar att inkludering av vätskor definieras i kosten, teoretiskt sett är de enda parametrarna som pelletsbruksoperatörer kan justera förutom matningshastigheten ångtryck och temperatur.
Tumregel, cirka 0,6 procent av torr ånga som tillsätts i balsam kommer att höja temperaturen på mäsken med 10°C. I praktiken, ångförbrukningen kommer att påverkas av ångtrycket och kvaliteten på ångdomkraften inklusive isolering, funktion av kondensatfällor, tryckreduktionsförhållande och termiska förluster i balsam.
I detta sammanhang, det är också viktigt att komma ihåg att med torr ånga, tryck och temperatur är strikt relaterade. Med tryck, ångtemperaturen ökar. Därför, mindre högtrycksånga behövs för att öka mäsktemperaturen. Å andra sidan, mer lågtrycksånga och fukt tillsätts mäsken för att nå en viss temperatur i balsamet innan pelletskvarnen.
Att ha detta i åtanke hjälper operatörer att förstå rekommendationer från forskare och praktiker att använda olika ångtryck för att optimera konditioneringen av vissa diettyper. Till exempel, i dieter med högt stärkelseinnehåll, lågtrycksånga ger inte bara temperaturökning utan också fuktighet som måste finnas för att stödja stärkelsemodifiering.
Exempel på sanitetsprocesser
Flera utrustningsleverantörer presenterar lösningar som utvecklats för konstruktionen av balsam av fattyp:mognadskonditioneringsmedel efter ångkonditioneringsmaskinen eller melassmaskinen ger volym och retentionstid för mäsken. Storleken på utrustningen kommer att väljas för att möta kundernas krav på genomströmning och retentionstid.
Två minuter vid 80 – 85°C anses generellt vara en bra utgångspunkt. Det är viktigt att notera att, genom design, de fatformade mognadskonditioneringarna säkerställer först-in, först ut för mäsken i processen så att alla partiklar utsätts för högtemperaturbehandling under samma tid.
Tillräckligt med isolering av ångkonditioneringsmedel och retentionskonditioneringsmedel måste finnas på plats för att förhindra värmeförluster och kondens på insidan av cylindern, eftersom detta skulle resultera i korskontaminering. På samma gång, enkel åtkomst för underhåll och rengöring är nödvändig.
För längre uppehållstider (upp till åtta minuter och mer), Kahl Group föreslår deras koncept 'Retention Plus' inklusive ett vertikalt mognadskärl, det så kallade långtidsbalsamet. På grund av den långa uppehållstiden i denna process, högre inkluderingshastigheter av vätskor som melass är möjliga utan att kompromissa med pelletskvaliteten. Eftersom mognadskärlet arbetar under omgivande tryck, konditioneringstemperaturer på upp till 100°C är möjliga.
Ett tredje exempel på ett annorlunda tekniskt tillvägagångssätt inom sanitet är expandern. Expanderare arbetar med korta retentionstider inom flera sekunder. När produkten pressas genom en ringform i utloppet, processtrycket kan justeras upp till 80 bar. Ånga kan injiceras direkt i fatet och processtemperaturer på upp till 150°C är möjliga.
Näringsaspekter av konditioneringsprocesser
Huvudsyftet med ångtillsats är att konditionera mäsken för komprimeringsprocessen medan val av längd och diameter på formen också kommer att resultera i mer eller mindre värme. Det sanitära värdet är av stor betydelse eftersom det direkt påverkar djurhälsan genom att hantera eller kontrollera patogener. Dock, näringsvärdet kan också påverkas av värme.
Ett exempel är tillgången på energi från kosten. Alla organiska föreningar i foder kan leverera energi till djurens ämnesomsättning. När det gäller makronäringsämnena (protein, lipider, kolhydrater) som alla kan utnyttjas energiskt av djuren, särskilt olika fraktioner av kolhydrater bör särskiljas. Medan kostfibrer endast är lite smältbara och, Således, endast lite tillgängligt för enmagade djur som kyckling eller svin, de utnyttjas mycket bättre av idisslare.
Värmens inverkan på näringstillsatser
Överbearbetning kommer att påverka näringsvärdet negativt. Så, alla föreningar som är känsliga för högre temperaturer kommer att lida. Framträdande exempel är vissa vitaminer, enzymer och omättade fettsyror, som kommer att oxideras eller förstöras. Därför, respektive fodertillsatser tillsätts vanligtvis efter konditionering och pelletering eller med vakuumbeläggning efter extrudering.
Aminosyror, däremot – tillsätts i mixern före konditionering och är, Således, utsätts för värme. I ett experiment vi genomförde, stabilitet och återhämtning av MetAMINO®, Biolys®, ThreAMINO® och TrypAMINO® undersöktes vid ökande extruderingstemperaturer från 100°C upp till 190°C, varar i cirka 15 sekunder. Koncentrationerna av kompletterande aminosyror i foderblandningen minskade inte jämfört med initiala nivåer, även vid de svåraste förhållandena på 190°C.
En ytterligare undersökning fokuserade på olika bearbetningstekniker för räkors foder. Räkfoder extruderades antingen med användning av en enkelskruvs- eller dubbelskruvsextruder eller pelleterades. Det kan generellt konstateras att totalt protein och aminosyror inte var mottagliga för skada under de testade förhållandena.
Återvinningen av aminosyror varierade mellan 95 procent och 102 procent. På samma gång, analys av fria aminosyror visade hög återhämtning, för, och föreslog hög stabilitet under foderbearbetning. Fria aminosyror beter sig inte annorlunda än proteinbundna aminosyror.
Därför, dessa studier tyder på hög stabilitet hos aminosyror under de testade förhållandena. Å andra sidan, Det är välkänt att särskilt överhettning negativt påverkar aminosyrors smältbarhet, vilket i sin tur skulle minska deras tillgänglighet för djuren och därmed den näringsmässiga effektiviteten av kosten.
Fördelar och nackdelar med värme när det gäller näringsvärde
Värmebehandlingens inverkan på aminosyrors smältbarhet och tillgänglighet har undersökts i samband med bearbetning av råvaror snarare än i foderblandningar, även om konsekvenserna och principerna bakom är likartade.
Förutom gynnsamma effekter på foderhygienen, värmebehandling krävs för att förstöra eller åtminstone minska antinäringsfaktorer (ANF) medan överhettning äventyrar smältbarheten av aminosyror för djuren. ANF inkluderar t.ex. trypsin-hämmare (t.ex. sojabönor) som försämrar proteinmatsmältningen, glukosinolater (t.ex. raps), gossypol (bomullsfrö), eller lektiner (t.ex. lupiner). Dessa exempel är alla värmekänsliga.
Medan värmebehandling behövs för att minska ANF, överskridande av optimal värmeexponering kan orsaka försämrad aminosyratillgänglighet. En serie försök som vi genomförde med broiler och svin bekräftade detta för flera ingredienser. Initialt, sojabönsprodukter samt Distillers torkade spannmål med lösliga ämnen (DDGS), värmebehandlades systematiskt och hårt i en autoklav vid 135°C upp till 30 minuter (Fontaine et al. 2007).
Aminosyraanalyser visade förluster, speciellt för lysin, arginin och cystein – aminosyror kända för att vara värmekänsliga. Dock, inte bara totala aminosyror utan även reaktivt lysin bestämdes. Den fria aminogruppen i lysin tenderar att reagera med sockerarter under värmeexponering och bildar så kallade Amadori-föreningar, som inte kan klyvas i matsmältningskanalen.
Således, detta lysin är inte längre tillgängligt för djuren. Reaktivt lysin representerar fraktionen, som inte genomgick denna Maillard-reaktion. I experimentet ovan av Fontaine et al. (2007), nivåer av reaktivt lysin i sojamjöl med låg (43 procent) och hög (47 procent) proteinhalt, helfeta sojabönor såväl som i låg (23 procent) och hög (27 procent) DDGS minskade starkare än totalt lysin, vilket tyder på en mycket starkare påverkan på näringsvärdet än vad som föreslås av total aminosyraanalys – även om den beaktas i råvaruanalys kan den senare lindra djurens prestationsdepression till en viss grad.
Pågående forskning fokuserad på aminosyrors smältbarhet visade generellt att överhettning försämrar smältbarheten av alla aminosyror hos både slaktkycklingar och svin. Även om storleken på svaret skiljer sig mellan aminosyror inom, såväl som mellan, djurarter, man kan dra slutsatsen att överhettning påverkar alla aminosyror vilket resulterar i en mer eller mindre kraftig minskning av näringsvärdet.
Evonik Nutrition &Care utvecklade en snabb metod (WO 2018/146295 A1) för att kvantifiera påverkan på näringsvärdet på grund av överhettning, åtminstone för ett par råvaror. Respektive data kan användas i foderformuleringsprocessen. Dock, för foderblandningsproduktion är denna metod inte tillgänglig. Övergripande, Det dras slutsatsen att överskridande av vissa temperaturbelastningar bör undvikas för att undvika minskningar av djurens prestationsförmåga.
Övergripande, man kan sammanfatta att ingredienser och foderblandningar utsätts för värme under bearbetningen. Medan å ena sidan krävs värme i viss utsträckning för konditionering till exempel för pelleteringsprocessen samt av sanitära skäl och minskning av antinäringsfaktorer. Å andra sidan, överbearbetning kommer att få skadliga effekter, vilket vid första anblicken kanske inte är uppenbart men kommer att påverka djurens prestanda.
