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1.2 擠壓膨化玉米的糊化度
由上述淀粉特性可以看出,淀粉的糊化是在一定的水分和溫度情況下發(fā)生的。不同的加工方式得到的淀粉糊化度不一樣。不同的加工方法如烘烤、爆裂、膨脹等也可使玉米淀粉的糊化度( α 值)有一定的提高,其具體數(shù)值列于表 2 。
由表 2 可以看出,擠壓膨化加工玉米淀粉的糊化度最高。在生產(chǎn)實(shí)踐中玉米淀粉糊化度達(dá)到 100% 是可行的,但生產(chǎn)率會(huì)有一定程度的影響。
1.3 擠壓膨化玉米的工作機(jī)理
玉米膨化是在水分、熱、機(jī)械剪切、磨擦、揉搓及壓力差的綜合作用下的淀粉糊化過(guò)程。當(dāng)玉米粉與蒸汽和水混合時(shí),淀粉顆粒開始吸水膨脹,通過(guò)膨化腔時(shí),迅速升高的溫度及螺旋葉片的揉搓使網(wǎng)袋狀淀粉顆粒加速吸水,晶體結(jié)構(gòu)開始解體,氫鍵斷裂,膨脹的淀粉粒開始破裂,變成一種粘稠的熔融體,在膨化機(jī)出口處由于瞬間的壓力驟降,蒸汽(水分)瞬間散失使大量的膨脹淀粉粒崩解,淀粉糊化。高溫、高壓及機(jī)械剪切使擠壓膨化比其它加工方式產(chǎn)生的淀粉糊化更徹底,一般糊化度可達(dá) 80% ~ 100 %,與常規(guī)的煮熟工藝相比,能使植物細(xì)胞壁破裂,淀粉鏈更短,從而更有效地提高消化率。影響玉米膨化的因素比較多,主要是水分、膨化溫度、膨化壓差及腔內(nèi)機(jī)械剪切力,這也是目前膨化生產(chǎn)中可以控制的幾個(gè)因素。
目前,玉米擠壓膨化分為干法和濕法兩種,有不少用戶以為加水就是濕法,不加水就是干法,還有的人認(rèn)為能從膨化腔往里加蒸汽或水的是濕法膨化,實(shí)際上這都是誤解。所謂濕法是指蒸汽預(yù)調(diào)質(zhì)后再膨化,干法是沒(méi)有蒸汽預(yù)調(diào)質(zhì),直接膨化,即便是加水,也是干法。一般地,濕法生產(chǎn)比干法生產(chǎn)效率高,但需要蒸汽鍋爐,投資要比干法大一些。在生產(chǎn)膨化玉米的時(shí)候,究竟是用干法還是濕法,取決于用戶具體情況和產(chǎn)品要求。
1.4 玉米膨化的作用
幼齡動(dòng)物特別是早期斷奶仔豬消化器官尚未發(fā)育成熟,消化酶活性很低,研究表明仔豬在出生后 42 天內(nèi)都存在淀粉酶分泌不足的問(wèn)題,并且由于斷奶應(yīng)激使消化酶活性增長(zhǎng)出現(xiàn)倒退,常常因淀粉消化不良導(dǎo)致腹瀉,影響生產(chǎn)性能。當(dāng)玉米膨化后,淀粉糊化,使淀粉晶體結(jié)構(gòu)不可逆地被破壞,在動(dòng)物小腸內(nèi)迅速吸水膨脹,大大增加了淀粉酶的作用面積和穿透能力,使淀粉的水解速度和消化程度均提高,同時(shí),糊化淀粉大幅度提高了 ɑ- 淀粉酶的敏感度,使其作用更迅速。此外,糊化淀粉還會(huì)刺激幼畜胃內(nèi)產(chǎn)生乳酸,可防止病原微生物的產(chǎn)生,從而減輕和消除仔豬下痢。
對(duì)于水產(chǎn)動(dòng)物,糊化淀粉的影響也甚為顯著,虹鱒對(duì)生淀粉的利用率僅為 20 ~ 24 %,而熟淀粉為 52 ~ 70 %;鯉魚對(duì)熟淀粉的消化率高達(dá) 96 %,而生淀粉為 38 %。水產(chǎn)飼料中的糊化淀粉還增強(qiáng)了飼料的粘結(jié)性能,提高其在水中的穩(wěn)定性。
正是由于以上原因,糊化淀粉在幼畜料、特種飼料、水產(chǎn)飼料中大量應(yīng)用,擠壓膨化也成為一種重要的淀粉糊化手段。實(shí)際上,在這些飼料中不僅玉米需要膨化,其它用作能量飼料的谷物都需要膨化。
2 、玉米糊化度的測(cè)定方法
飼料用膨化玉米,最重要的是要求熟化(亦即糊化度),至于膨化,是淀粉顆粒破裂、水分閃蒸的必然結(jié)果,一般以物料容重來(lái)表征膨化度大小。因此,膨化玉米有兩個(gè)方面的要求,熟化度和膨化度,分別用淀粉糊化度和物料容重來(lái)衡量。淀粉糊化度用淀粉葡萄糖苷酶法測(cè)定,物料容重則可用容重計(jì)測(cè)得。熟化度和膨化度是相互關(guān)聯(lián)的,熟化度高不一定膨化度就高,而膨化度高相應(yīng)的熟化度會(huì)高。對(duì)于大多數(shù)飼料企業(yè),不具備測(cè)量糊化度的條件,但容重則很容易測(cè)得,而通過(guò)容重反映的熟化度也比較準(zhǔn)確。因此,容重就成為目前飼料企業(yè)評(píng)價(jià)膨化玉米的重要指標(biāo)。
3 、不同的產(chǎn)品需要不同的膨化度
普遍認(rèn)為,谷物淀粉的糊化有助于酶接觸糖苷鍵從而促進(jìn)消化,讓原料中的淀粉盡量糊化一直是生產(chǎn)高質(zhì)量顆粒飼料的一條原則。試驗(yàn)研究表明,玉米淀粉糊化度的提高與養(yǎng)殖效率成正相關(guān)關(guān)系,尤其是乳豬料。那么究竟多高的糊化度合適?飼料界有的認(rèn)為 70% 以上,有的認(rèn)為 80% 以上,也有的認(rèn)為 90% 以上為好。目前,還沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí),但普遍認(rèn)為應(yīng)達(dá)到 85% 以上。吳孟謙( 1995 )報(bào)道,要獲得較好的飼養(yǎng)效果,玉米淀粉糊化度要在 73 %以上,以 91 %左右的水平較佳。通過(guò)采用不同糊化度熟玉米粉對(duì) 28 日齡斷奶仔豬之生長(zhǎng)性能的影響試驗(yàn)。由試驗(yàn)結(jié)果獲知,隨玉米淀粉 α 值由 28.6 %增至 70.2 %或 91 %時(shí),保育前期 ( 斷奶后 0 ~ 14d) 的只日增重有顯著增加 (P < 0.05 =,隨玉米淀粉 α 值由 28.6 %增至 91 %時(shí),飼料效率亦有極顯著改善 (P < 0.01 =;但飼料攝食量 4 組間無(wú)顯著性差異。
目前對(duì)膨化玉米的膨化度還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),對(duì)生產(chǎn)不同的產(chǎn)品,玉米的膨化度總結(jié)如下:
根據(jù)終產(chǎn)品的容重(干燥冷卻后, 2mm 篩板粉碎),可以將膨化玉米分為三種:
1 )低膨化度產(chǎn)品。容重 > 0.5kg /l, 一般采用低溫膨化, 80 ~ 120ºC 左右,成品水分較高,糊化度能做到 60 ~ 80 %,離乳后期仔豬可用,也可用于多維和酶制劑包被工藝。
2 )中等膨化度產(chǎn)品。容重 0.3 ~ 0 .5 kg /l ,溫度 100 ~ 150ºC 左右,成品水分 8 ~ 10 %,糊化度能做到 90 %以上,用于乳豬料,貉、狐及水貂等特種動(dòng)物飼料,水產(chǎn)飼料。
3 )高膨化度產(chǎn)品。容重 0.1 ~ 0 .3 kg /l, 溫度在 140 ~ 170ºC 和更高,成品水分 4 ~ 8 %,可完全糊化,一般采用干法膨化,用于復(fù)合磷脂粉中載體,及鑄造工業(yè)、涂料工業(yè)。
4 、目前國(guó)內(nèi)膨化玉米應(yīng)用的主要在以下幾方面:
1 )乳豬料。乳豬料中含有 60 %或以上的玉米成分,最理想的是將所有玉米成分全部膨化,但會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本急劇升高。常規(guī)的做法是將半數(shù)玉米成分經(jīng)中等膨化,然后與其它組份(豆粕也要膨化)一起造粒,配方中淀粉的糊化度一般在 60 ~ 80 %。當(dāng)然也可將全部玉米成分經(jīng)低度膨化,可達(dá)同樣效果,而膨化生產(chǎn)工序的效率會(huì)比較高。目前國(guó)內(nèi)的眾多乳豬飼料產(chǎn)品中均使用膨化玉米。
2 )特種動(dòng)物飼料。近幾年貉、狐及水貂等特種動(dòng)物養(yǎng)殖在國(guó)內(nèi)發(fā)展很快,主要在東北及華北地區(qū)。為保證淀粉類物質(zhì)的消化吸收率,特種動(dòng)物傳統(tǒng)的飼養(yǎng)方式是把料蒸熟飼喂,效率低下,無(wú)法實(shí)現(xiàn)規(guī)模飼養(yǎng)。當(dāng)采用膨化玉米后,飼喂前只需把料浸泡 30 分鐘即可,節(jié)省大量人力物力,提高了效率?,F(xiàn)在行業(yè)內(nèi)基本都采用膨化玉米做料,比如博微、佳興、華龍、農(nóng)科院特產(chǎn)所等,但其對(duì)膨化玉米糊化度要求 90 %以上,而且產(chǎn)品要求細(xì)粉,比乳豬料所用的膨化玉米要求略高。
3 )水產(chǎn)飼料。主要用于蝦料和鰻魚料,如福州海馬。
4 )其它工業(yè)用原料。將玉米粉高度膨化后用作復(fù)合磷脂粉載體(本公司有文專述),或?qū)⒂衩酌撈っ撆吆蟾叨扰蚧?,制成不同程度?α- 淀粉,可用于食品工業(yè)、鑄造工業(yè)及涂料工業(yè)等。由于擠壓膨化中存在可控的摩擦剪切,可生產(chǎn)不同淀粉降解度的產(chǎn)品,與一般的滾筒干燥 α- 淀粉相比,擠壓膨化淀粉粘度較低,范圍較廣。
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