Как функционално се различават екструдерите за фуражи от обикновени гранулиращи машини?

Принципи на работа на екструдерите и гранулиращите машини за фуражи

Как екструдерите за фуражи използват висока температура, налягане и срязване за екструзионно готвене

Хранителните екструдери извършват своята магия, като преобразуват суровините чрез триетапен процес на загряване и пресоване. Когато температурите достигнат между 120 и 150 градуса по Целзий, а налягането достигне около 20 до 40 бара, с хранителните съставки се случва нещо интересно. Нишестето започва да се размеква и става желирано, докато белтъчините губят своята първоначална структура. Това всъщност прави храната значително по-лесна за храносмилане от животните, като според доклади на ФАО от 2023 г. подобренията са около 18 до 25 процента в сравнение с обикновена, непреработена храна. Движещата сила зад целия процес са мощните винтове в машината, които създават топлина чрез триене, комбинирана с впръсканата пара. Тази конструкция не само че напълно готви сместа, но също така унищожава нежеланите бактерии и помага да се запазят ценни хранителни вещества в крайните гранули, които излизат от другия край.

Ролята на двувинтовите и едновинтовите системи в екструзията на храна

Двувитковият екструдер е станал основно оборудване за производство на сложни аквакултурни храни и днес контролира около 60% от пазара. Това се дължи предимно на конструкцията с противоположно въртене на витоците, която съществено помага при смесването на формули с високо съдържание на мазнини над 12%. Междувременно, системите с единичен виток все още намират приложение в стандартните операции по производство на храна за добитък, където най-важно е енергийната ефективност. Те обикновено консумират между 35 и 50 киловатчаса на тон, в сравнение с по-високия диапазон от 55 до 75 kWh/тон, необходими за двойните витоци при обработка на царевични храни. Любопитно е как технологиите са се развивали още повече. Многобройни по-нови модели са оборудвани с променливи скоростни задвижвания, които позволяват на операторите да регулират времето за задържане на материала от само 15 секунди чак до 90 секунди, без да е необходимо да спират производствената линия по време на процеса.

Как обикновените гранулиращи машини разчитат на компресия и формоване с умерена температура

Гранулиращите машини обикновено работят при температура между около 60 и 85 градуса по Целзий, използвайки хоризонтални пръстени-матрици, за да преснат предварително обработеното суровинно смес през коничните отвори, които споменахме по-рано. Резултатът от този процес на компресия с пръстен-матрица? Доста плътни гранули, тежащи между 600 и 700 килограма на кубичен метър, като същевременно съдържанието на влага се поддържа под 12,5 процента, което е подходящо за наземни животни по принцип. Ето къде нещата стават интересни в сравнение с екструзионните методи. По време на този процес няма действителна химична промяна. Всъщност се случва механично свързване, благодарение на нещо, наречено пластичност на Hoигнин, когато съдържанието на влага е удобно между 18 и 22 процента според стандартите на ASABE, обновени през 2022 година.

Екструзия срещу гранулиране: Разлики във влажността, температурата и времето на престой

Екструдерите за фураж работят при 120–150°C с 15–30% влажност , използвайки двувиткови системи за поддържане на 90–120 секунди контролирана топлинна обработка (Wenger Group 2023). В сравнение с тях, гранулиращите машини компресират фуража при 70–90°C с 10–15% влажност , завършвайки формирането за 15–30 секунди . Тези разлики позволяват на екструдерите да:

• Разрушават 86% повече антинутриенти като инхибитори на трипсин
• Да постигнат 3,1 пъти по-висока гелатинизация на нишестето в сравнение с гранулирането

Физически характеристики на екструдирани гранули спрямо традиционни гранули

Характеристика	Екструдирани гранули	Традиционни гранули
Коефициент на разширяване	1,8–2,5:1	1,1–1,3:1
Обемна плътност	350–450 kg/m³	550–650 kg/m³
Стабилност на водата (часове)	6–8	1–2
Скорост на разпадане	<3% след 24 ч.	8–12% след 24 ч.

Порестата структура на екструдираното фуражно зърно подобрява абсорбцията на хранителни вещества с 19–27% при водни видове чрез улесняване на ензимното проникване.

Плаващи и тонещи свойства в аквакултурното хранене: Как екструзията осигурява контрол върху плавателността

Екструдерите постигат 5–12 минути плавучест в плаващите хранителни смеси чрез прецизно разширяване на нишестето – нещо, което не може да бъде постигнато чрез гранулиране. Според доклад на Alltech Aquaculture от 2022 г., екструдираните хранителни смеси намаляват загубите с 41% в аквакултурите на пъстърва поради контролираните скорости на потъване. Основни фактори са:

• Формиране на въздушни джобове при 125–140°C температура на матрицата
• Регулируемо тегло (400–700 kg/m³) чрез контрол на влажността

Ефективност и мащабируемост на процеса: Кога да изберете екструдер или гранулираща мелница

Екструдерите обработват 8–12 тона/час но консумират 35–50 kWh/тон , което ги прави подходящи за линии за производство на аквакултурни храни с висок обем. Гранулиращите преси произвеждат 3–6 тона/час въведете 18–25 kWh/тон , което ги прави по-подходящи за птицевъдни и свинеферми с производствен капацитет под 10 000 тона/година. Според Анализа на рентабелността на ФАО (2023) екструдерите се препоръчват за:

• Храни, изискващи включване на над 20% липиди
• Обекти, работещи при натовареност над 75%

Трансформация на хранителни вещества и усвояемост

Желиране на нишесте и денатуриране на протеини в екструдирана храна

Процесът на екструзия предизвиква значителни промени в хранителните вещества поради високата температура, която често надвишава 70% желиране на нишестето в зърнените храни за животни. Когато сложните въглехидрати се разпаднат на по-прости молекули глюкоза, това освобождава повече енергия, която е достъпна за животните, консумиращи тези храни. В същото време белтъчините се денатурират, което означава, че ензимите могат да ги разграждат по-ефективно по време на храносмилането. Проучване, публикувано в „Frontiers in Nutrition“ през 2021 г., показа, че екструдираните храни имат с около 12 до 18 процента по-добро усвояване на белтъчините в сравнение с обикновени, непреработени материали. Тази разлика е особено важна за животни с просто устроени стомаси, като пилетата и други видове птици, при които правилното усвояване на хранителни вещества е критично за растежа и здравето им.

Влияние на преработката върху запазването на витамините и антинутритивните фактори

Екструзията определено оказва влияние върху тези чувствителни към топлина витамини, особено нивата на тиамин падат между 65 и 75 процента по време на обработката. Но има и положителна страна, защото този метод елиминира около 95% от досадните антинутритивни фактори, съдържащи се в соевото брашно, включително трипсин инхибиторите. Според някои нови проучвания, публикувани в ScienceDirect миналата година, гранулирани фуражи всъщност запазват около 15% повече витамини, защото не достигат толкова високи температури по време на производството. Максималните температури при гранулирането остават около 60 до 80 градуса по Целзий в сравнение с много по-горещите 130 до 150 градуса при процесите на екструзия. Въпреки това, екструзията работи много добре, когато става въпрос да се неутрализират лектините и фитатите, които обикновено се свързват с важни минерали като цинк и желязо, правейки ги недостъпни за абсорбиране.

Сравнителна храносмилаемост: Защо фуражите чрез екструзия често подобряват абсорбирането на хранителни вещества

Когато говорим за обработка на фуражи, интересно нещо се случва при екструзията. Комбинацията от преобразуването на нишестето в гел и разгръщането на белтъчините всъщност увеличава метаболизируемата енергия в тези фуражи с около 20 до 25 процента в сравнение с обикновени гранули. Някои тестове, проведени в условията на аквакултура, установиха, че при производството на фураж за пъстърва чрез екструзия също се получават по-добри резултати. Коефициентите на ефективност на белтъчините достигат около 2.8 за екструдираните продукти, докато гранулите постигат само 2.3. Това се случва, защото начинът, по който нишестето се модифицира, създава различни микроскопични пори в структурата на фуража, което прави ензимите по-бързи по време на храносмилането. Но ето един важен момент: преживните животни не получават същите предимства, тъй като микробите в стомаха им са еволюирали специално да се справят с фибрустни материали и без това.

Специфични предимства при приложение в аквафуражи и хранене на добитък

Защо екструдерите за фураж доминират при производството на фураж за риба и пъстърва

Съвременните екструдери за фуражи могат да постигнат над 95 процента от правилно геловидната структура на нишестето, когато го готвят при наистина високи температури около 140 до 160 градуса по Целзий. Това води до получаване на плаващи гранули, които остават на повърхността на водата – точно това, от което се нуждаят рибите и мекотелите, хранещи се на повърхността. Фермерите отглеждащи тилапия и пъстърва харесват тези гранули, защото могат да наблюдават как животните им се хранят. Реалното предимство идва от възможността да се контролира плътността на гранулите. Повечето екструдирани фуражи остават на повърхността около осем от десет пъти през шестчасов период, докато обикновените гранули потъват едва дванадесет минути след като попаднат във водата. Като говорим за гъвкавост при формулирането, машините с двойни винтове също се справят добре със съставки с високо съдържание на мазнини. Някои производствени линии използват формули със съдържание на мазнини до осемнадесет процента, без да нарушават структурата на гранулите – нещо, което е абсолютно необходимо при отглеждането на хищни видове риби, които изискват по-голямо енергийно потребление през цикъла на растежа си.

Приложни случаи за пелетни машини в комбикорма за птици, свине и преживни животни

Пелетни машини работят много добре при фуражирането на животни на сушата, особено когато се използват суровини с високо съдържание на клетъчна структура, които съдържат около 30 до 40 процента сурови влакна. Тези машини работят най-добре, когато влагосъдържанието на материала е около 12 до 15 процента. Нови проучвания от 2024 г. относно фуражите за добитък показаха интересни резултати. Когато пилетата се хранеха с пелети вместо с обикновен фураж (маш), коефициентът на превръщане на храната се повиши с почти 9 процента. За свинете подобрението беше около 6 процента в сравнение с традиционните форми на фураж. Това, което прави гранулирането толкова ефективно, е температурният диапазон по време на обработката, обикновено между 60 и 80 градуса по Целзий. Това ниво на топлина запазва важни добавки като фитазни ензими, като в същото време намалява вредните бактерии. Затова много фермери смятат гранулирането за икономически изгодно и практично полезно за животни, чиято храносмилателна система не е толкова сложна като на други.

Пример за изследване: Екструдиран хранителен продукт с плаващ ефект срещу гранулиран тонещ хранителен продукт при отглеждане на тилапия

В продължение на 12 седмици при изследване с участието на риба тилапия, учените установиха, че използването на екструдиран хранителен продукт всъщност значително увеличи теглото с около 23 процента, като крайните тегла бяха 1 450 грама в сравнение със само 1 178 грама при тези, които са хранени с обикновени гранули. Освен това, коефициентът на преобразуване на храната се понижи с почти 18%, като се снижи от 1,7 до 1,4. Това, което прави този резултат толкова интересен, е фактът, че технологията на екструзия позволява на фермерите да регулират порьозността на гранулите, за да постигнат по-добра абсорбция на хранителните вещества. Това е от голямо значение, защото тилапията има относително къси черва – приблизително четири пъти дължината на тялото ѝ. Има и още едно предимство – качеството на водата се подобри забележително по време на тези изпитвания. Нивата на амоняк бяха измерени с 27% под нормалното, вероятно защото общото количество загубен хранителен продукт беше по-малко. Подобряване от този вид може да окаже сериозно влияние върху аквакултурните операции, където поддържането на чисти водни условия винаги е предизвикателство.

Съображения относно цена, поддръжка и избор на технология

Първоначални инвестиции и експлоатационни разходи: Екструдер срещу гранулираща мелница

Началната цена на екструдерите за фуражи обикновено е с около 60 до дори 100 процента по-висока в сравнение с тези на гранулиращите мелници. Проста гранулираща мелница може да започне от около двадесет хиляди, но онези двойни винтови екструдери? Те лесно могат да надминат стойността от сто и петдесет хиляди. Въпреки това, като се има предвид по-голямата картина, тези екструдери обикновено са по-изгодни на дълъг план за операции, които работят в по-големи мащаби. Разходите за енергия намаляват с приблизително тридесет до петдесет процента на тон обработено количество, освен това те могат да се справят с цялост от различни съставки без особени затруднения. За предприятия, занимаващи се с големи обеми всеки ден, този вид ефективност често се отразява положително въпреки по-високата начална цена.

Изисквания за поддръжка и продължителност на живот на компонентите

Обикновено пелетни преси имат нужда от обслужване само 3 до 5 пъти годишно за неща като смяна на матрици и настройка на ролки, което прави поддръжката им сравнително лесна в сравнение с друго оборудване. При екструдерите обаче операторите трябва да проверяват винтовите елементи и втулките на цилиндъра всеки месец, особено ако се обработват абразивни материали като рибен брашното. От анализа на общите разходи с течение на времето се вижда, че частите на екструдерите се износват от два до три пъти по-бързо в сравнение с компонентите на пелетните преси при еднакви други условия. Такава разлика наистина има голямо значение на дълъг период за всички, които използват тези машини редовно.

Избор на подходяща технология според типа и обема на фуражите

• Екструзори excel за:
  • Аквахрани с контролируема плаваемост
  • Формули с високо съдържание на мазнини (>12% съдържание на липиди)
  • Производства над 5 тона/час
• Пелетни преси подходящи за:
  • Фуражи за птици и свине с прости формули
  • Ферми с производство <2 тона/ден
  • Обекти с ограничено техническо обслужване

Производителите в малък мащаб трябва да предпочитат гранулиращи преси поради простотата и по-ниската цена, докато интегрирани производители на фуражи, обработващи над 50 000 тона/година, постигат по-добър инвестиционен доход с универсалността и производителността на екструдерите.

Часто задавани въпроси

Какви са основните разлики между фуражните екструдери и гранулиращите преси?

Фуражните екструдери използват висока температура и налягане, докато гранулиращите преси разчитат на компресия и умерена топлина. Екструдерите могат да гелатинизират нишесте и да денатурират протеини, което прави фуража по-смилаем; гранулиращите преси предимно се фокусират върху механично свързване без химични промени.

Как екструдерите допринасят за абсорбцията на хранителни вещества в аквакултурите?

Процесът на екструзия улеснява формирането на въздушни джобове и създава порести гранули, които подобряват абсорбцията на хранителни вещества, като също така осигуряват по-добра проникване на ензими за водните организми.

Защо фуражите, произведени с екструдери, често се предпочитат в аквакултурата?

Екструдираните хранителни смеси са предпочитани, защото осигуряват контролируема плаваемост, която е жизненоважна за рибите и ракообразните, хранещи се на повърхността. Те могат също така да включват по-високо съдържание на мазнини, без да се компрометира структурата на гранулите.

Кой тип технология за обработка на храна е подходящ за малки производства?

Гранулиращите машини са идеални за малки производства поради простотата си и по-ниските разходи. Те работят добре с простите формулировки, необходими за птицевъдство и свиневъдство.