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挤压水产饲料应用与加工
过世东
1 挤压水产饲料的应用 1.1 挤压水产饲料优点
水生动物具有与畜禽截然不同的生活环境、采食习惯及消化特性，这些不同使挤压方式在水产饲料加工中得到更广泛的应用。挤压饲料被视为一种极有前途的水产饲料。近三年来，挤压水产饲料加工流水线在国水产饲料厂以前所未有的速率快速增长。具体而言，挤压水产饲料与以往常用的硬颗粒水产饲料相比，具有以下特点。 1.1.1 良好的耐水性
挤压过程及物料出模瞬间的“闪蒸”使物料结构重组，形成较为稳定的网络结构。新结构的形成，大幅度降低了颗粒饲料部不同组分连接处的应力，所以，产品能抵御水的浸泡而在水中长时间保持原形，不烂、不散。不管是沉性料还是浮性料，加工合格的挤压水产饲料在水中浸泡12h都可保持原形。与其它形式的水产饲料相比，挤压水产饲料在保持良好养殖水质方面具有明显的优势。这一优势不仅对环境保护贡献巨大，亦为所养殖水产动物的健康生长提供了良好的条件。 1.1.2 更高的可消化性
挤压饲料加工过程中，高温、高压、强烈的剪切作用，能引起淀粉、蛋白质的变性等物理变化，可以提高此类营养素的可消化性。有学者测定，虹鳟鱼对生淀粉的消化率仅40%，而对糊化淀粉的消化率可达60%以上。普通硬颗粒水产饲料的淀粉糊化度为40%左右；而挤压水产饲料的淀粉糊化度一般为85%以上。由此不难看出，仅淀粉一种营养素，挤压水产饲料与硬颗粒水产饲料的消化率就有很大差异。
强烈的挤压作用亦使部分结构紧密的纤维素、角质蛋白等降解，使其由不可消化转变为可消化或部分可消化。酵母、血浆等原料中的纤维、角蛋白等一旦降解，其包裹的营养物质就得以释放，消化率因此大幅度提高。 1.1.3 适口性得以改良
挤压水产饲料成品具有的多孔及质构均一两大特性，使其入水变软无硬芯。对龟、鳖、金枪鱼等水产动物而言，这一物理性状是对应水产饲料必备的条件；对蟹、虾而言，这一物理性状提高了采食速度，增加了采食量。
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挤压过程中，适宜的高温作用促使物料间发生化学反应，产生部分香味物质，增加了饲料的诱食力，刺激了水产动物的食欲。 1.1.4 拓宽原料利用围
食品业、酿造业、药业、农业等诸多行业的下脚料富含水产动物生长所需的营养素，但这些下脚料中过量的水分、油脂或纤维素常限制它们在其它形式的水产饲料中应用。挤压设备的高适应能力让这类物料做到物尽其用，既丰富了饲料资源，又减少了这类物料对环境的压力。 一些原料在含有营养素的同时也含有动物生长抑制因子。挤压过程的强烈作用常能改变诸多生长抑制因子的分子构型或结构，从而消除抑制因子的不良影响。 1.1.5 方便养殖管理
挤压浮性饲料使养殖者能够准确了解水产动物的采食状况，为及时调整投饲量，掌握养殖对象健康状况提供直观的依据。
挤压饲料的使用减小了养殖水质富营养化的危险，在降低换水频率、减少换水量的同时也减小增氧的需求。 1.1.6 饲料安全性提高
饲料原料在加工、运输、储藏等过程中，难免受到致病菌感染，如昆虫或鼠类使沙门氏菌、霍乱、支原体等病菌感染库存中的各种动、植物原料；部分原料本身又可能含有抗胰蛋白酶、硫氨酶等不利于水产动物健康生长的物质。水产饲料的挤压加工过程具有高强度的水热作用过程，该过程能有效去除大部分有害因子。挤压水产饲料比其它形式的水产饲料更为安全。这一安全结果通过物理方法获得，无不良副作用产生。 1.2 挤压水产饲料应用围 1.2.1 普通鱼饲料
国养殖量最大的四大家鱼、鲫鱼、团头鲂等都有饲用挤压饲料成功的事例。这类饲料多含有较高比例的谷物加工副产品及菜籽粕、棉籽粕等粗纤维含量高的原料。经挤压后，部分淀粉、蛋白质脱离纤维的束缚而提高了可消化性；部分纤维素被降解，由营养素抑制物转化为营养素。综合计算饲料成本和养殖效益，挤压形式的普通鱼饲料正被更多的养殖者接受。 1.2.2 特殊鱼饲料
香鱼、白鱼、鲈鱼、鳝鱼等特殊鱼种虽养殖量远低于普通鱼，但售价高，养殖收益大。这类鱼习惯于水面采食，目前普遍采用挤压浮性饲料。可用多种方式生产浮性饲料，但没有哪一种生产浮性料的方法可同时在产量和生产成本上与挤压法相提并论。
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1.2.3 海水鱼饲料
目前，国外海水鱼养殖采用网箱的占多数。诸多养殖的海水鱼不习惯在水面采食，也无法到海底采食。饲料由水面下沉到网底前，才是鱼采食的区间。为延长可供采食的时间，饲料密度需略高于海水。至今为止，在工业化饲料生产设备中，只有挤压机能较大幅度调节产品的密度。 1.2.4 蛙饲料
蛙类的视力特点使其仅能采食活动的食物。饲料沉入水底后位置相对固定，不能被蛙发现。浮于水面的饲料则因随水波动而被蛙发现和捕食。目前采用硬颗粒饲料喂养牛蛙的成功例子也有，但因引食困难，不便推广，绝大多数规模化养蛙场均采用浮性挤压饲料。 1.2.5 虾、蟹、贝饲料
虾、蟹、贝均为底栖性动物，习惯在水底采食。硬颗粒饲料比重大，沉入水底速度快这一特性使其在虾、蟹、贝养殖中得到应用。至今为止，国外对虾饲料以硬颗粒饲料为主。 虾、蟹、贝的另一个采食习性是“啃食”或“舔食”。这就要求饲料有良好的耐水性并柔软易食。与硬颗粒饲料相比，挤压饲料在这一方面优势明显。挤压饲料的某些不良影响被逐步研究解决后，有望全面进入虾、蟹、贝养殖领域。 1.3 挤压水产饲料的不足 1.3.1 制粒成本高
一条10t/h的普通鱼挤压饲料生产线，成型工段的设备费用约200万元；而同产量的硬颗粒成型工段设备为70万左右。
普通鱼硬颗粒的成型电耗约25kW·h/t，用气量约60kg/t;普通鱼挤压饲料的成型电耗则在40kW·h/t以上，部分厂家超过100kW·h/t,用气量通常超过100kg/t。
加上挤压机吨产量易损件费用又高于硬颗粒机，在很多工厂，挤压饲料的加工成本是硬颗粒的2~3倍。
1.3.2 热敏性营养素破坏严重
通常挤压水产饲料的加工温度为120℃以上，压力4MPa以上，物料含水率30%左右，并受到强烈的剪切作用。除耐高温淀粉酶外，极少有饲用酶能在此条件下存活。许多种维生素的活性在此条件下大幅度下降。配方设计师期望的配方平衡性在最终饲料产品中得不到体现。 1.3.3 操作技术要求高
挤压成品形态多，原料差异大，设备控制参数复杂，加工质量的诸多影响因子相互关联。挤
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压机操作人员需要依据配方、产品特征、设备性能等来选择适宜的配件、原料水分、转速、各分段温度、进料量等加工参数。其中任一参数的改变都需要其它参数的相应配合。有学者将挤压机操作称为“艺术”，而非单纯的“技术”,由此表达挤压机操作的不确定性。 1.3.4 部分挤压水产饲料养殖效果不理想的原因分析
使用挤压水产饲料成功的例子不胜枚举，但采用挤压水产饲料养殖效果不理想的个案也不少见。有关挤压水产饲料的以下几点与养殖效果紧密相关。 1.3.4.1 最终饲料营养素失衡
热敏性营养素的损失量估计不足，未足量补充相应营养素是失衡的原因之一。过高估计挤压对部分原料消化性能的提高值，过量使用低值原料是失衡的另一原因。 1.3.4.2 采食量下降
挤压水产饲料吸水性强，水产动物采食饲料的同时吞入大量水分，在饲料食入不足时就产生饱腹感。如不调整投饲频率，则影响营养素在动物体的积存速率。 1.3.4.3 饲喂动物不适应
要让饲喂动物适应挤压水产饲料，通常需经训喂过程。某些水产动物训喂很方便，很快就能适应挤压饲料；而有些水产动物的训喂时间很长，训喂期间动物生长受到严重影响。虽最终能接受挤压饲料，但因训喂时期的营养不良，影响整个养殖过程的生长速率。 2 挤压水产饲料原料要求 2.1 原料种类
鱼粉和大豆饼粕都是鱼、虾饲料的常用蛋白质原料。采用单螺杆挤压机考察鱼粉与浓缩大豆粉的膨化性能，结果见表1。
由表1可知，虽三配方的蛋白含量相似，但当饲料中含过多的鱼粉时，膨化就较困难。浓缩大豆粉含量高的饲料易于膨化，得益于大豆蛋白易于组织化，也得益于除蛋白外浓缩大豆粉中的其它成分易于膨化。 2.2 原料预处理
采用挤压法进行水产饲料原料预处理通常能起到灭除抗营养因子、提高可消化性、改良储藏
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运输性能等作用。如大豆挤压、棉籽挤压、鱼品下脚料挤压，可分别灭除抗胰蛋白酶、棉酚、硫氨酶等；小麦挤压、羽毛粉挤压、血粉挤压可分别促使淀粉糊化、二硫键断裂、血球细胞壁破碎；禽下脚料挤压使酯解酶、蛋白酶及某些致病菌失活，并去除多余的水分和脂肪，使鲜湿料能够长时间保存和运输。 2.3 粉碎粒度
2.3.1 保证饲料养分均匀性
由数理统计理论可得，某组分在各份饲料中的粒子数≥20颗时，营养偏差才不至于很大。也就是说，饲料产品的均匀与否，不仅仅由混合设备而定，如某一组分的粒子数不足，该组分是难以分布均匀的。当某一组分在饲料中占有的配比确定后，这一组分在每份饲料中的平均粒子数取决于两个因素：每份料的重量和该组分的粒度。
考虑动物对营养组分的利用和调节能力，在饲料均匀度评定中，通常以动物个体每日的采食量为每份饲料的重量。因种类和生长期的不同，水产动物的日采食量有很大的变动围。成年青鱼和草鱼的日采食量可达30g以上；而幼虾的日采食量仅几毫克。某一组分，如以同样的粒度和配比分别出现在成年青鱼饲料和幼虾饲料中，则每份成年青鱼料中该组分的粒子数就是幼虾料中的数千倍。该组分在成年青鱼料中分布均匀毫不困难，而在幼虾料中就有可能无法分布均匀。对于粒度均一的组分，可由组分重量按下式算出粒子数：
式中：Nt——粉料粒子数（个）； W——总重量（g）； ρ——密度（g/cm3）；
Φv——体积形状系数，球形Φv=π/6； d——粒径（cm）。
如上式所示，颗粒个数与粒径的三次幂成反比。将粒径缩小成原粒径的一半，颗粒个数相应增加7倍。
将粉粒粒子形状近似看作球体，并假设其密度为1.1g/cm3。当这一份料刚能全部通过某一检查筛时，其单位重量中含有的粒子数如表2。
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