De meeste huisdiereigenaren geven hun huisdieren commercieel voer. Dit komt doordat commercieel voer de voordelen heeft van een complete en rijke voeding, gemakkelijk eten, enzovoort. Afhankelijk van de verschillende verwerkingsmethoden en het watergehalte kan diervoeding worden onderverdeeld in droogvoer, halfvochtig voer en blikvoer; afhankelijk van de textuur kan diervoeding worden onderverdeeld in gemengd voer, zacht natvoer en droogvoer. Soms is het moeilijk om het eetgedrag van een huisdier te veranderen, zelfs als het nieuwe voer nutritioneel uitgebalanceerd is en aan de behoeften voldoet.
Droogvoer voor huisdieren bevat over het algemeen 10% tot 12% water. Droogvoer omvat ook grof poedervoer, granulaatvoer, ruw gemalen voer, geëxtrudeerd gepoft voer en gebakken voer, waarvan geëxtrudeerd gepoft voer de meest voorkomende en populaire is. Droogvoer voor huisdieren bestaat voornamelijk uit granen, graanbijproducten, sojaproducten, dierlijke producten, dierlijke bijproducten (inclusief melkbijproducten), vet, vitaminen en mineralen. Droogvoer voor katten wordt meestal geëxtrudeerd. Katten hebben geen vijzel, dus kattenvoerkorrels moeten worden gevormd en op maat worden gemaakt om met snijtanden te worden gesneden in plaats van te worden vermalen met kiezen. Het extrusieproces is zeer geschikt om aan deze specifieke eis te voldoen (Rokey en Huber, 1994)(Nrc 2006).
Droog gepoft voedsel
01: Het principe van extrusie-expansie
Het puffproces bestaat uit het mengen van verschillende poeders volgens de ontworpen formule, het ondergaan van stoomconditionering en het extruderen onder hoge temperatuur en hoge druk na veroudering. Vervolgens daalt de temperatuur en druk in de matrijs aan de uitgang van de extrusiekamer plotseling, waardoor de productdeeltjes snel uitzetten en door de snijmachine in de gewenste driedimensionale vorm worden gesneden.
Het puffen kan worden onderverdeeld in droog en nat puffen, afhankelijk van de hoeveelheid toegevoegd water. Afhankelijk van het werkingsprincipe kan het worden onderverdeeld in extrusie en gas-heetpersen. Extrusie en puffen zijn processen die bestaan uit het conditioneren en temperen van materialen, continue extrusie onder druk, plotselinge drukverlaging en volumevergroting.
Momenteel wordt het meeste hondenvoer geproduceerd door middel van extrusie en poffen. Het extrusie- en pofproces kan ervoor zorgen dat het zetmeel in het voer een geschikt hoog gelatineringsniveau bereikt, wat de verteerbaarheid van zetmeel voor huisdieren verbetert (Mercier en Feillit, 1975) (Nrc 2006).
02: Het proces van extrusie en puffen
De methode van een typisch modern extrusiesysteem bestaat uit het voorbehandelen van verschillende poeders door stoom en water toe te voegen om te temperen, zodat de materialen zacht worden, het zetmeel wordt gegelatineerd en het eiwit ook wordt gedenatureerd. In het productieproces van diervoeder worden soms vleessap, melasse en andere stoffen toegevoegd om de smaak te verbeteren.
De conditioner is de meest gebruikte conditioneringsapparatuur voor de productie van pelletvoer. Stoomconditionering is de belangrijkste factor in het pelletiseerproces en de hoeveelheid toegevoegde stoom hangt af van het gehalte aan gebonden water en het type voer. Bij conditionering is het noodzakelijk dat het materiaal en de waterdamp voldoende lang in de conditioner verblijven, zodat het water volledig in het materiaal kan doordringen. Als de verblijftijd te kort is, kan het water niet in het materiaal doordringen en blijft het alleen in de vorm van vrij water aan het oppervlak achter. Dit is niet bevorderlijk voor de werking van vervolgprocessen.
Stoomconditionering heeft een aantal voordelen:
1 Verminder wrijving en verleng de levensduur van de persfolie. Tijdens het temperen kan water in het materiaal dringen. Dit water kan als smeermiddel worden gebruikt om de wrijving tussen het materiaal en de persfolie te verminderen, waardoor het verlies van de persfolie wordt verminderd en de levensduur wordt verlengd.
2 Verbeter de productiecapaciteit. Als het vochtgehalte tijdens extrusie te laag is, zal de viscositeit tussen de verschillende materiaalcomponenten en de vormbaarheid slecht zijn. Het verhogen van het vochtgehalte kan de productiecapaciteit van de pellets aanzienlijk verhogen. Bij een goed effect kan de productiecapaciteit met 30% worden verhoogd.
3. Verminder het energieverbruik. Wanneer het vochtgehalte laag is, neemt het energieverbruik van daaropvolgende extrusie en andere processen toe. Het aantal bewerkingen kan worden verminderd wanneer dezelfde hoeveelheid voedsel na stoomconditionering wordt geproduceerd, waardoor het energieverbruik wordt verlaagd.
4 Verbeter de deeltjeskwaliteit. Door de hoeveelheid waterdamp die tijdens het temperen aan verschillende grondstoffen wordt toegevoegd, te controleren, kan de kwaliteit van het granulaat worden verbeterd.
5 Verbeter de voedselveiligheid. Tijdens het stoomconditioneringsproces kan de toegevoegde hogetemperatuurstoom verschillende pathogene micro-organismen in verschillende voedermiddelen doden en de voedselveiligheid verbeteren.
De verschillende poeders worden na conditionering direct naar de extrusiekamer van de extruder gestuurd, waar extra stoom, water en soms grofkorrelig poeder, vleesslurry, enz. aan worden toegevoegd. De extrusiekamer is het kernonderdeel van het extrusiesysteem en de meeste taken van het hele systeem worden door dit onderdeel uitgevoerd. Het bevat de schroef, de huls en de matrijs, enz. Dit onderdeel bepaalt of de extruder een enkele of dubbele schroef is. Als er twee parallelle assen zijn, is het een dubbele schroefextruder, als er maar één is, is het een enkele schroefextruder. De belangrijkste functie van dit onderdeel is het mengen en koken van de ingrediënten en kan, afhankelijk van de werkelijke situatie, worden gevuld met water of gas. De extrusiekamer is onderverdeeld in een toevoergedeelte, een menggedeelte en een kookgedeelte. Het menggedeelte is de ingang waar het getemperde poeder de extrusiekamer binnenkomt en de dichtheid van de grondstof is op dit moment zeer laag; Wanneer de interne druk in de mengsectie toeneemt, neemt ook de dichtheid van de grondstof geleidelijk toe, en nemen de temperatuur en druk in de kooksectie sterk toe. De structuur van de grondstof begon te veranderen. De wrijving tussen het poeder en de vatwand, de schroef en het poeder wordt steeds groter, en verschillende poeders worden gekookt en gerijpt onder de gecombineerde effecten van wrijving, schuifkracht en verhitting. De temperatuur in de extrusieruimte kan het grootste deel van het zetmeel verstijfselen en de meeste pathogene micro-organismen inactiveren.
Sommige fabrikanten van diervoeders voegen momenteel vleespulp toe aan het extrusieproces, waardoor vers vlees in recepten kan worden gebruikt in plaats van alleen gedroogd vlees. Door het hogere vochtgehalte van onbehandeld vlees kan het aandeel dierlijk materiaal in het voer worden verhoogd. Het verhogen van het gehalte aan vers vlees geeft mensen in ieder geval een gevoel van hoge kwaliteit.
Het extrusieproces heeft verschillende voordelen:
①De hoge temperatuur en hoge druk die tijdens het extrusie-proces worden gegenereerd, kunnen effectief steriliseren;
2 Het kan de expansiegraad van zetmeel aanzienlijk verhogen. Er zijn aanwijzingen dat het extrusieproces de expansiegraad van zetmeel tot meer dan 90% kan verhogen, waardoor de verteerbaarheid van zetmeel voor huisdieren ook aanzienlijk wordt verbeterd;
③ Verschillende eiwitten in grondstoffen worden gedenatureerd om de verteerbaarheid van eiwitten te verbeteren;
4. Verwijder diverse antinutritionele factoren in voedermiddelen, zoals antitrypsine in sojabonen.
Er bevindt zich een matrijs aan de uitgang van de extruder. Wanneer de geëxtrudeerde grondstof de matrijs passeert, neemt het volume snel toe door de plotselinge temperatuur- en drukdaling. Door de matrijsgaten te veranderen, kunnen fabrikanten van diervoeders diervoeders produceren in vele combinaties van vormen, maten en kleuren. Deze mogelijkheid tot daadwerkelijk combineren is erg belangrijk naarmate de markt evolueert, maar er kan niet veel veranderen aan de nutritionele geschiktheid van diervoeder.
Het gepofte product wordt door een roterende snijmachine in korrels van een bepaalde lengte gesneden. De snijmachine is uitgerust met 1 tot 6 messen. Om de rotatiesnelheid aan te passen, wordt de snijmachine meestal alleen door een kleine motor aangedreven.
Het vetgehalte van droog geëxtrudeerd dierenvoer varieert van 6% tot meer dan 25%. Een te hoog vetgehalte kan echter niet worden toegevoegd tijdens het extrusieproces, omdat de hoge temperatuur en hoge druk tijdens het extrusieproces de onverzadigde vetzuren, de extrusie en de vormgeving van het voedsel beïnvloeden. Daarom wordt de methode van het spuiten van vet op het oppervlak na het poffen over het algemeen gebruikt om het vetgehalte van het product te verhogen. Heet vet dat op het oppervlak van gepoft voedsel wordt gespoten, wordt gemakkelijk geabsorbeerd. De hoeveelheid brandstofinjectie kan worden aangepast door de productiesnelheid en de snelheid van vettoevoeging aan te passen, maar deze methode is gevoelig voor grote fouten. Onlangs is een controlemethode ontwikkeld die de hoeveelheid vettoevoeging kan aanpassen. Dit systeem omvat een snelheidsregelingssysteem en een oliepompsysteem met positieve drukinjectie, met een foutmarge van minder dan 10%. Bij het spuiten is het vereist dat het vetgehalte meer dan 5% bedraagt, anders kan het niet gelijkmatig worden gespoten. Het is gebruikelijk om eiwitdigesties en/of smaakstoffen op het oppervlak van dierenvoer te spuiten om de acceptatie van het voer door het huisdier te verbeteren (Corbin, 2000) (Nrc2006).
Nadat het extruderen en poffen is voltooid, moet het worden gedroogd om de stoom en het water te verwijderen die tijdens het extruderen zijn geïnjecteerd. Over het algemeen kan het vochtgehalte in voedsel tijdens de verwerking 22% tot 28% bereiken, en na de verwerking moet het worden gedroogd om het vochtgehalte te laten stijgen tot 10% tot 12% om aan te passen aan de houdbaarheid van het product. Het droogproces wordt over het algemeen voltooid door een continue droger met een aparte koeler of een combinatie van droger en koeler. Zonder goede droging kan geëxtrudeerd dierenvoer bederven, met microbiële bloei en schimmelgroei in een alarmerend tempo. De meeste van deze micro-organismen kunnen katten en honden ziek maken. Zelfs een kleine hoeveelheid gifstoffen die door schimmel in een zak hondenvoer worden geproduceerd, kan bijvoorbeeld honden aantasten. De meest gebruikte maatstaf voor de hoeveelheid vrij water in dierenvoer is de wateractiviteitsindex (WAI). Deze index wordt gedefinieerd als de evenwichtsverhouding tussen de lokale waterdruk en de dampspanning op het oppervlak van dierenvoer bij dezelfde temperatuur. Over het algemeen kunnen de meeste bacteriën niet groeien als de wateractiviteit lager is dan 0,91. Is de wateractiviteit lager dan 0,80, dan kunnen de meeste schimmels ook niet groeien.
Het is erg belangrijk om het vochtgehalte van het product te controleren tijdens het droogproces van dierenvoer. Bijvoorbeeld: wanneer de luchtvochtigheid van het product is gedroogd van 25% naar 10%, moet er 200 kg water worden verdampt om 1000 kg droogvoer te produceren. Wanneer de luchtvochtigheid is gedroogd van 25% naar 12%, is het nodig om 1000 kg droogvoer te produceren. Om het droogvoer te produceren, hoeft er slechts 173 kg water te worden verdampt. Het meeste dierenvoer wordt gedroogd in ronde transportbanddrogers.
03: Voordelen van geëxtrudeerd gepoft dierenvoer
Naast de voordelen van een goede smaak, heeft gepoft dierenvoer ook een reeks andere voordelen:
①De hoge temperatuur, hoge druk, hoge luchtvochtigheid en diverse mechanische effecten tijdens het poffen van voedsel kunnen de gelatineringsgraad van zetmeel in het voer aanzienlijk verhogen, de eiwitten erin denatureren en tegelijkertijd de lipase vernietigen die door verschillende micro-organismen wordt geproduceerd om het vet stabieler te maken. Het is gunstig voor de verbetering van de verteerbaarheid van dieren en de benuttingssnelheid van voedsel.
2De hoge temperatuur en hoge druk van de grondstof in de extrusiekamer kunnen diverse pathogene micro-organismen doden die zich in de grondstof bevinden, zodat het voedsel voldoet aan de relevante hygiënische vereisten en diverse spijsverteringskanaalziekten worden voorkomen die worden veroorzaakt door het voeren van voedsel.
③Extrusie en poffen kunnen korrelige producten in verschillende vormen opleveren. Zo kan kattenvoer in de vorm van vissen worden geproduceerd en hondenvoer in de vorm van kleine botten. Dit kan de eetlust van huisdieren vergroten.
4. De verteerbaarheid van voedsel kan worden verbeterd door te poffen. Ook de smakelijkheid en het aroma van voedsel kunnen worden versterkt. Dit is vooral belangrijk voor jonge honden en katten, waarvan de spijsverteringsorganen nog niet zijn ontwikkeld.
5Het watergehalte van droog geëxtrudeerd pelletvoer bedraagt slechts 10%-12%, waardoor het lang kan worden opgeslagen zonder dat er schimmel ontstaat.
04: Het effect van extrusie op de verteerbaarheid van voedingsstoffen
Het extrusieproces van dierenvoer heeft een grote invloed op de verteerbaarheid van verschillende voedingsstoffen, met name zetmeel, eiwitten, vetten en vitaminen.
Zetmeel ondergaat verstijfseling onder de gecombineerde werking van hoge temperatuur, hoge druk en vocht tijdens het temperen en extruderen. Het specifieke proces is dat het zetmeel in het poedermengsel water begint te absorberen en oplost door de stoomconditionering, waarbij de oorspronkelijke kristalstructuur verloren gaat. Tijdens het extrusieproces, met de verdere toename van vocht, temperatuur en druk, wordt het zweleffect van zetmeel verder versterkt, en beginnen zetmeelkorrels tot op zekere hoogte te scheuren, en op dat moment begint het zetmeel te verstijfselen. Wanneer het geëxtrudeerde materiaal uit de matrijs wordt geëxtrudeerd, barsten de zetmeelkorrels plotseling open, omdat de druk plotseling daalt tot atmosferische druk, en neemt ook de verstijfselingsgraad sterk toe. De temperatuur en druk tijdens het extrusieproces beïnvloeden direct de verstijfselingsgraad van zetmeel. Mercier et al. (1975) ontdekten dat bij een watergehalte van 25% de optimale expansietemperatuur van maïszetmeel 170-200 °C was. Binnen dit bereik kon de in vitro verteerbaarheid van zetmeel na gelatinering 80% bereiken. Vergelen met de verteerbaarheid vóór expansie (18%) is deze met 18% sterk toegenomen. Chiang et al. (1977) ontdekten dat de mate van zetmeelgelatinering toenam met een temperatuurstijging in het bereik van 65-110 °C, maar dat de mate van zetmeelgelatinering afnam met een toename van de voedingssnelheid.
Het proces van stoomconditionering en extrusie heeft ook een aanzienlijke invloed op de verteerbaarheid van eiwitten. De algemene trend is om de eiwitkwaliteit te veranderen in een richting die gunstig is voor de spijsvertering van dieren. Onder invloed van stoomconditionering en mechanische druk wordt het eiwit gedenatureerd tot granulaten, waardoor de wateroplosbaarheid afneemt. Hoe hoger het eiwitgehalte, hoe meer de wateroplosbaarheid afneemt.
De verstijfseling van zetmeel heeft ook een aanzienlijke invloed op de wateroplosbaarheid van eiwitten. Het verstijfselde zetmeel vormt een wikkelmembraanstructuur rond het eiwit, wat leidt tot een afname van de wateroplosbaarheid van het eiwit.
Nadat het eiwit is geëxpandeerd, verandert ook de structuur ervan en wordt de quaternaire structuur afgebroken tot een tertiaire of zelfs secundaire structuur, wat de hydrolysetijd van het eiwit tijdens de vertering aanzienlijk verkort. Glutaminezuur of asparaginezuur in het eiwit reageert echter met lysine, wat de benuttingssnelheid van lysine vermindert. De Maillard-reactie tussen de ε-aminozuurgroep en suikers bij hogere temperaturen vermindert ook de verteerbaarheid van eiwitten. Antinutritionele factoren in grondstoffen, zoals antitrypsine, worden ook vernietigd bij verhitting, wat de verteerbaarheid van eiwitten voor dieren vanuit een ander aspect verbetert.
Gedurende het gehele productieproces blijft het eiwitgehalte in het voedsel vrijwel onveranderd en verandert de potentie van aminozuren niet wezenlijk.
Plaatsingstijd: 02-03-2023