饲料生产的工艺除了“制粒工艺”、“大原料预加工”之外,还应包括“预混合工艺”,但目前不少企业的饲料产品设计者和质量管理者——配方师及品管部,却与产品质量管理脱节,生产部门通常自行决定生产工艺,缺失了“混合工艺管理”这一重要环节,造成物料之间发生物理、化学反应,营养素被破坏,饲料的质量下降,成本提高。
01
预混合工艺的关键技术问题
在饲料加工过程中,首先要把物料看作是化学物质而不是营养物质!
最大限度地“掩蔽”(我们将物理手段称之为“屏蔽”,将化学手段称之为“掩蔽”)金属微量元素(无机),防止其发生直接或间接的破坏作用。饲料是最不“规范”的混合型产品,在制药工业和食品工业都会谨慎地处理存在于产品中的金属微量元素,并通过各种技术手段防止其负面影响,最大限度地保护成本较高的、有生物活性的营养素和添加剂,保持或不降低产品的效价。合理的应用有机微量元素(复合预混剂和单一的添加剂)至少可以在混合工艺上免除预处理、添加顺序、过程控制的复杂性,这些预先稳定化的金属微量元素可以大大减少对饲料中其它养分的破坏,有效地提高产品质量。
预混合工艺中的主要技术问题:氧化还原反应、溶解、乳化作用、载体的质量、抗氧化技术、变色问题、均匀度问题、能耗和效率、设备的不配套性等。
除了以上几点,脂肪添加技术与液体原料添加技术也是预混合工艺的关键技术问题。
02
预混合工艺几个基本技术问题
☆氧化还原反应
1、 氧化还原反应是饲料中发生的最多的化学反应,由于光照和温度的影响可以避免和减少,因此金属微量元素的氧化还原反应成就显得更重要了。
2、金属微量元素极快地催化脂肪的氧化,生成的脂质过氧化物可以氧化破坏营养素(脂肪、维生素、类胡萝卜素)和有生物活性的添加剂(药物、酶制剂、微生态制剂)。
3、维生素K3中的亚硫酸盐可以使维生素B1分解,使维生素B2还原失效;维生素C可以使维生素B12还原失效。
4、饲料及环境中的H2O、CO2、脂肪、类脂、天然的维生素E(生育酚)、血红素皆可以加速上述氧化还原反应。
☆水分和脂溶性物质的溶剂化作用
1、饲料中水分的分布是不均一的,我们通常以“干燥失重”表示饲料产品的水分含量,这是被平均算出的含量,不能代表水分的活度(可迁移的水分)。即使是水分含量达标的物料,在混合时一样可以发生溶剂化作用,促使反应的发生。至少物料表层的水分(与空气相对湿度接近)是可以支持化学反应的发生,而由反应生成的水则加快了反应速度。
2、饲料中的脂溶性物质:脂肪和类脂也有“有机溶剂”的作用,至少有利于有机物发生化学反应。某些具有表面活性剂作用的原料(氯化胆碱、甜菜碱、磷脂)增加了体系的乳化作用。蛋白质类原料是世界上存在最广泛的乳化剂,乳化作用将水和脂肪的“溶剂化”作用增强和扩大了。
3、粉末状的饲料原料,由于比表面积大,在空气中容易吸收水分,表面被湿润,这种性质称为吸湿性。在我国南方广大地区生产环境的相对湿度都很大,由于粉碎、混合等过程使物料吸湿性增加,吸湿后的物料则亦发生各种化学反应。
☆均匀度问题
参与混合的物料多为“粉末”,在设计固体物料混合工艺及其他工艺时,不仅要从化学方面保证产品的质量,还应该掌握粉末的基本性质和工艺过程中所表现出的性质,在产品的运输、贮藏过程中也应了解粉末的一些基本性质,这些性质对提高产品的质量和产品的均匀度都很重要。
1、简单的说,饲料的均匀度要合理才对,整体的均匀度提高,有利于提高饲料产品质量,局部的均匀度提高,有利于各种化学反应的发生(甚至是物理反应:静电的增强)。
2、许多饲料企业“按照要求”多级预混,前几级预混用的却是性能和效率都很低的各种小型预混设备。
3、药物性添加剂不但要考虑制剂的均匀度,还要考虑应用时候的均匀度和制剂的稳定性。
4、有生物活性的酶制剂、小肽类添加剂、微生态制剂更多的要考虑其在饲料中“均匀”分布时的稳定性,通常认为它们的添加量较少而放在预混料中的做法是错误的。因为在高浓度的化学物质存在下,上述添加剂是不稳定的。
☆变色问题
预混料变色是很普遍的问题,多半是由于饲料添加剂的杂质、水分偏高,载体或原料中碳酸盐偏高、碱性物料使用或添加方式不当所引起的。
☆ 载体问题
1、在预混合工艺中原料之间经常是互为“载体”的,这就增加了原料之间的反应性,用量上较少的“载体”物质又要考虑化学稳定性、容重(密度)、颜色、灰分、成本的因素,许多人都担心载体的“水分”而忽略载体的氧化性,载体的选用的原则:硅酸盐类、淀粉类、低脂肪类、高纤维类、氨基酸类等添加剂。
2、企业自用的预混剂(料)载体,应以产品的稳定性为主,相对忽略产品密度、成本、色泽的因素。
3、外售兼自用的预混剂(料)载体,应在以产品质量稳定为主的前提下,考虑应用对象、成本、容重、色泽等商品性因素。
4、载体的预处理:生产企业经常会因为载体的粒度、水分、色泽、“吸附能力”等问题对载体进行选择和预处理,粒度的选择应考虑接近主原料的粒度为好。
☆ 能耗、效率和设备的不配套性
1、目前饲料企业直接用于“混合”工艺本身的设备,能耗是可以接受的,而企业往往期盼通过“主”混合器一次性的提高生产效率(人工、电耗/单位时间)。大多数的工艺流程设计是以物料物理特性为主的,基本不考虑混合过程可能发生的化学反应,在提高了机械化、自动化加工能力的同时忽略了质量问题。
2、企业往往根据上级主管部门的“要求”,设计二级或多级预混的工艺,而第一级的预混只有量变没有质变。所用的混合机械以“无重力”式为主,对于需要剪切力较大的混合工艺就无能为力,事实上装载量较多的混合机要比装载量少的好用且效率高。饲料企业在设计预混工艺应借鉴食品、药品生产的经验,配套性使用食品、药物生产设备(粉碎、混合、分散、液态物添加等)。
☆抗氧化技术
1、饲料的抗氧化生产技术是贯穿整个过程的(配方、原料采购、工艺、贮藏、返工、客户控制能力)。
2、大原料的采购控制,除了价格、付款方式外,最重要的是质量。大原料不可能没有瑕疵,最大的瑕疵就是氧化程度,因为它是可变化的因素,至少要对原料的氧化程度心中有数,这将对以后的饲料生产工艺产生影响。
3、 可以通过工艺(及配方)的改进预防和纠正氧化的发生。
4、抗氧化剂的使用问题:笔者认为饲料抗氧化剂的概念是从食品化学“移植”来的,食品抗氧化的策略是以“防”为主(不是去消除氧化物质和氧化产物),饲料抗氧化的策略要“预防”+“纠正”。
5、料抗氧化剂的特点:一是少用比多用好;二是复合型比单一的好;三是有清除氧化产物负面作用的能力。
李丁杰