एक्वाटिक फीड की पाचन क्षमता में सुधार करने के लिए फीड एक्सट्रूडर कैसे काम करता है?

मछली के चारे की पाचनशीलता में फीड एक्सट्रूडर की भूमिका को समझना

फीड एक्सट्रूडर क्या है और यह जलीय खेती में कैसे काम करता है

फीड एक्सट्रूडर मूल रूप से ऐसी मशीनें होती हैं जो सभी प्रकार की कच्ची सामग्री लेती हैं और उन्हें पोषक तत्वों से भरपूर एकरूप गोलियों में बदल देती हैं। इनके कार्य करने का तरीका वास्तव में दिलचस्प है - जब प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और वसा को उच्च दबाव पर गर्म बैरल के माध्यम से धकेला जाता है, तो स्टार्च और प्रोटीन में ऐसा कुछ होता है जिससे जानवरों के लिए उनका पाचन आसान हो जाता है। एक अतिरिक्त लाभ? पूरी गर्मी की प्रक्रिया सैल्मोनेला जैसी हानिकारक चीजों को मार देती है, जिसका अर्थ है कि फीड कुल मिलाकर सुरक्षित रहता है। इसके अलावा, गोलियाँ पानी में बेहतर ढंग से बनी रहती हैं, इसलिए मछली पालन वाले अपने फीड के एक्वाकल्चर टैंकों में बहुत तेजी से घुलने के बारे में चिंता नहीं करते।

मुख्य तंत्र: एक्सट्रूज़न प्रक्रिया में ऊष्मा, नमी और दबाव

एक्सट्रूडर पाचन में सुधार तीन परस्पर जुड़े बलों के माध्यम से करते हैं:

1. गर्मी : 120–150°C के तापमान स्टार्च को जिलेटिनाइज़ कर देते हैं, जिससे वे आसानी से पचने वाले कार्बोहाइड्रेट में बदल जाते हैं।
2. नमी : भाप के इंजेक्शन (18–25% नमी) कच्ची सामग्री को मुलायम कर देता है और समान ऊष्मा स्थानांतरण सुनिश्चित करता है।
3. दबाव : बैरल के भीतर अपरूपण बल (20–40 बार) पौधे की कोशिका भित्ति को फाड़ देते हैं, जिससे बंधित पोषक तत्व मुक्त होते हैं।

यह संयोजन पादप प्रोटीन में उपस्थित अपोषक कारकों का विकृतिकरण करता है और मछली के पाचन तंत्र में एंजाइमी क्रिया के लिए सतही क्षेत्रफल बढ़ाता है।

एक्सट्रूड आहार बनाम पारंपरिक आहार: पाचनशीलता में अंतर

एक्सट्रूड आहार पारंपरिक पेलेटेड आहार की तुलना में प्रमुख मापदंडों पर श्रेष्ठता रखते हैं:

विशेषता	एक्सट्रूड आहार	पारंपरिक आहार
स्टार्च पाचनशीलता	90–95%	60–70%
जल स्थिरता	12–36 घंटे	2–6 घंटे
रोगाणुओं की कमी	99% स्टरलाइजेशन	सीमित प्रभावशीलता

एफएओ 2023 के अनुसार, टिलेपिया और झींगा जैसी प्रजातियों में पोषक तत्वों के बेहतर अवशोषण के कारण एक्सट्रूड आहार के साथ 15–20% तक आहार रूपांतरण अनुपात में सुधार देखा गया है। एक्सट्रूड पेलेट्स की संरचना संतृप्ति भी धीमी कर देती है, जिससे अपव्यय और जल प्रदूषण कम होता है।

स्टार्च जेलेटिनीकरण और एक्सट्रूज़न के माध्यम से ऊर्जा उपलब्धता में वृद्धि

उच्च तापमान और दबाव स्टार्च जेलेटिनीकरण को कैसे प्रेरित करते हैं

फीड एक्सट्रूडर्स 120 से लगभग 150 डिग्री सेल्सियस के आसपास की ऊष्मा और 10 से 20 बार के बीच के यांत्रिक दबाव को मिलाकर काम करते हैं। इस संयोजन से स्टार्च की क्रिस्टलीय संरचना तोड़ दी जाती है। ऐसा होने पर, स्टार्च के अणु नमी के संपर्क में आते हैं, जिससे जिलेटिनीकरण प्रक्रिया शुरू होती है। वास्तव में इस प्रक्रिया के दौरान यह होता है कि स्टार्च के दाने सूजने लगते हैं और अंततः एक 'पाचन योग्य जेल मैट्रिक्स' बनाते हैं। थर्मल प्रोसेसिंग पर विभिन्न अध्ययनों के अनुसार, इन विशिष्ट परिस्थितियों के कारण उन कच्ची सामग्रियों की तुलना में जिन्हें कोई प्रसंस्करण नहीं दिया गया है, एंजाइमों द्वारा स्टार्च को तोड़ने के लिए उसकी पहुंच में लगभग 40 से 60 प्रतिशत तक की वृद्धि की जा सकती है।

टिलापिया जैसी मछलियों में पोषक तत्व अवशोषण पर जिलेटिनीकृत स्टार्च का प्रभाव

सर्वाहारी प्रजातियों के लिए जिलेटिनीकृत स्टार्च ऊर्जा उपलब्धता में सुधार करता है, जिसमें टाइलापिया में एक्सट्रूड आहार से 18–25% अधिक ग्लूकोज अवशोषण देखा गया है। विस्तारित सतह क्षेत्र एमाइलेज एंजाइम की क्रिया को कार्यक्षम बनाता है, जो कार्बोहाइड्रेट युक्त आहार के लिए अनुकूलित मछलियों के लिए महत्वपूर्ण है। इसका अर्थ है कि विभिन्न विकास चरणों में आहार परिवर्तन अनुपात में मापने योग्य सुधार।

अधिकतम स्टार्च पाचनशीलता के लिए नमी और तापमान का अनुकूलन

इष्टतम स्टार्च रूपांतरण के लिए एक्सट्रूज़न के दौरान नमी (20–30%) और तापमान का संतुलन आवश्यक है। अत्यधिक ऊष्मा से मैलार्ड अभिक्रियाओं का खतरा होता है जो पोषक तत्वों को बाध्य करती हैं, जबकि अपर्याप्त नमी जिलेटिनीकरण को सीमित करती है। आधुनिक एक्सट्रूडर वास्तविक समय पर निगरानी का उपयोग करके इस संतुलन को बनाए रखते हैं, कार्प और कैटफ़िश जैसी प्रजातियों में 85% से अधिक स्टार्च पाचनशीलता दर प्राप्त करते हैं।

एक्सट्रूड फीड्स में प्रोटीन डिनेचुरेशन और एंटी-न्यूट्रिशनल फैक्टर निष्क्रियकरण

एक्सट्रूज़न के दौरान प्रोटीन में संरचनात्मक परिवर्तन और पाचनशीलता में सुधार

जब हम 120 से 150 डिग्री सेल्सियस के बीच नियंत्रित ऊष्मा और यांत्रिक अपरूपण बलों को लागू करते हैं, तो वास्तव में इन जटिल प्रोटीन संरचनाओं को तोड़ दिया जाता है। इस प्रक्रिया से पेप्टाइड बंधन उजागर होते हैं ताकि वे पाचन एंजाइमों के साथ बेहतर तरीके से प्रतिक्रिया कर सकें। मंसूर और सहयोगियों द्वारा 1993 में किए गए शोध के अनुसार, इस विघटन से झींगा जैसे जीवों के लिए प्रोटीन का पाचन बहुत आसान हो जाता है, जिससे गैर-एक्सट्रूडेड फीड विकल्पों की तुलना में उनके पाचन दर में लगभग 18 प्रतिशत की वृद्धि होती है। वास्तविक उपयोग दरों पर विचार करें, तो एक्सट्रूज़न उपचार के बाद जलीय जानवर लगभग 92 से 95 प्रतिशत सोया प्रोटीन को अवशोषित कर लेते हैं, जबकि कच्ची सामग्री से केवल लगभग 78 से 82 प्रतिशत तक ही प्राप्त कर पाते हैं। यह अंतर प्रसंस्करण के दौरान संरचना के कितनी अच्छी तरह से अनुकूलन किए जाने पर निर्भर करता है।

प्रोटीनेज अवरोधकों जैसे प्रति-पोषक तत्वों का निष्क्रियकरण

एक्सट्रूज़न प्रक्रिया कई पादप-आधारित सामग्री में पाए जाने वाले उन ज़हरीले ऊष्मा-संवेदनशील एंटी-न्यूट्रिएंट्स, जैसे ट्रिप्सिन इनहिबिटर्स को प्रभावी ढंग से दूर कर देती है, जो इसे मांसाहारी मछली प्रजातियों के लिए विशेष रूप से फायदेमंद बनाता है। उदाहरण के लिए, सोयाबीन भोजन को प्रसंस्करण के दौरान लगभग 135 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने पर, इस विधि से लेक्टिन गतिविधि में लगभग 94 प्रतिशत और प्रोटिएज़ इनहिबिटर्स में लगभग 88 प्रतिशत की कमी आती है। ये आंकड़े 2023 में ओसुना गैलार्डो और सहयोगियों द्वारा प्रकाशित हाल के शोध से लिए गए हैं। इसका क्या अर्थ है? खैर, यह न केवल आवश्यक अमीनो एसिड की उपलब्धता को बनाए रखने में मदद करता है, बल्कि जलीय जानवरों के पाचन तंत्र को परेशान करने वाले पदार्थों को भी दूर करता है। मछली पालन के लिए बेहतर स्थायी आहार विकल्प विकसित करने की कोशिश में यह काफी महत्वपूर्ण बात है।

पोषक तत्वों को संरक्षित करते हुए एंटी-न्यूट्रिएंट्स को कम करने के लिए ऊष्मा निर्यातन का संतुलन

130–140°C पर 15–30 सेकंड का निवास समय प्राप्त करने के लिए अनुकूल उत्पादन लाइसिन को नष्ट किए बिना 85–90% प्रति-पोषण यौगिकों को नष्ट कर देता है। वास्तविक समय में नमी सेंसर 18–22% पूर्व-स्थिति आर्द्रता बनाए रखते हैं, जो प्रोटीन गुणवत्ता को प्रभावित कर सकने वाली मैलार्ड अभिक्रियाओं के अत्यधिक सक्रियण को रोकते हैं (Faliarizao एट अल., 2024)।

बेहतर आंत स्वास्थ्य के लिए फाइबर और पोषक तत्व आधार का संशोधन

उत्पादन पाचक तंतु संरचना को कैसे बदलता है और पौधे आधारित चारे के उपयोग में सुधार करता है

जब हम सोयाबीन के भोजन और गेहूं के भूसे में पाए जाने वाले उन कठोर तंतुओं पर लगभग 120 से 150 डिग्री सेल्सियस की गर्मी के साथ यांत्रिक बल लगाते हैं, तो एक दिलचस्प घटना घटती है। वे पाचन के लिए कठिन होने की अवस्था से उस रूप में बदल जाते हैं जिन्हें जानवर वास्तव में तोड़कर उपयोग कर सकते हैं। उदाहरण के लिए जौ में पाया जाने वाला बीटा ग्लूकन इस प्रक्रिया से गुजरने के बाद लगभग 40 प्रतिशत अधिक उपलब्ध हो जाता है। चिकोरी जड़ में भी इन्यूलिन होता है, जो इस तरह से प्रसंस्कृत होने के बाद आंत के स्वास्थ्य का समर्थन करने में बहुत बेहतर हो जाता है। वास्तविक प्रभाव? मछली पालन करने वालों ने देखा है कि इन विशेष रूप से उपचारित पौधे आधारित सामग्रियों से भोजन देने पर उनकी कार्प और झींगा आबादी को सामान्य आहार की तुलना में लगभग 15 से 20 प्रतिशत अतिरिक्त ऊर्जा मिलती है। यही कारण है कि शुरुआती निवेश लागत के बावजूद कई जलीय कृषि संचालन इस विधि को अपनाना शुरू कर रहे हैं।

पोषक तत्व विघटन और जलीय प्रजातियों के आंत स्वास्थ्य पर इसके प्रभाव

एक्सट्रूज़न की प्रक्रिया उन मजबूत पौधे की कोशिका भित्तियों को तोड़ देती है, जिससे फॉस्फोरस और विभिन्न अमीनो एसिड जैसे पोषक तत्व मुक्त हो जाते हैं जो पहले अंदर फंसे हुए थे। पिछले साल प्रकाशित शोध में कुछ काफी दिलचस्प बात देखने को मिली – जब टिलेपिया एक्सट्रूड आहार खाती है, तो उनके पश्चांत्र में लगभग 35% अधिक लघु श्रृंखला वसा अम्ल (SCFAs) का उत्पादन होता है। ये SCFAs आंत की परत के निर्माण में सहायता करते हैं और वास्तव में सूजन की समस्याओं को कम करते हैं। जो वास्तव में आश्चर्यजनक है, वह यह है कि एक्सट्रूज़न फलीदार पौधों के लेक्टिन्स में 80 से 90 प्रतिशत तक की कमी कर देता है। इससे पशु आहार में अधिक मात्रा में पौधे-आधारित प्रोटीन शामिल करना संभव हो जाता है। और हम पहले से ही वास्तविक परिणाम देख रहे हैं। नवीनतम मछली प्रजातियाँ उन पारंपरिक विधियों की तुलना में एक्सट्रूड आहार से लगभग 22% अधिक पौधे-आधारित प्रोटीन का पाचन कर सकती हैं जो पहले के समय में उपयोग होती थीं।

एक्सट्रूज़न के माध्यम से स्थायी एक्वाफीड्स के पोषण स्तर में सुधार

जब वे फाइबर की विलेयता को लगभग 55 से 65 प्रतिशत के आसपास सही कर लेते हैं, तो एक्सट्रूडर फीड सूत्रों में कभी-कभी 25% तक शैवाल की मात्रा के साथ-साथ कीट भोजन की उचित मात्रा, शायद 15% से 20% तक भी संभाल सकते हैं, बिना पेलेट्स को खराब किए। आंतों के सूक्ष्मजीवों पर हाल के शोध में कुछ दिलचस्प बात सामने आई: जब मछलियाँ इन प्रसंस्कृत पादप तंतुओं को खाती हैं, तो उनकी आंतों में बैक्टरोइडेट्स जीवाणुओं की संख्या लगभग 30% तक बढ़ जाती है। और यह महत्वपूर्ण है क्योंकि ये जीवाणु विटामिन K बनाने में मदद करते हैं और प्रतिरक्षा को नियंत्रित करते हैं। वास्तविक दुनिया के लाभ भी काफी उल्लेखनीय हैं। इन मिश्रित पादप-आधारित आहार पर पाली गई सैल्मन में भोजन को शारीरिक द्रव्यमान में बदलने की दर लगभग 1.15 FCR पाई गई है, जो सामान्य व्यावसायिक आहार की 1.35 दर से बेहतर है। इसलिए अधिक खेतों द्वारा इस दृष्टिकोण की ओर रुख करना तर्कसंगत है।

अधिकतम पाचनशीलता के लिए एक्सट्रूज़न पैरामीटर्स का अनुकूलन

तापमान, नमी और स्क्रू गति: फीड गुणवत्ता पर उनका संयुक्त प्रभाव

हम निष्कासन प्रक्रिया को कितनी अच्छी तरह नियंत्रित करते हैं, इसका पशु आहार के पाचन पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है। जब हम बैरल के तापमान को लगभग 130 से 150 डिग्री सेल्सियस के बीच सेट करते हैं और नमी की मात्रा लगभग 18 से 22 प्रतिशत बनाए रखते हैं, तो खाद्य और कृषि संगठन (2023) के हालिया शोध के अनुसार, स्टार्च का जिलेटिनीकरण सामान्य पेलेट विधियों की तुलना में बहुत अधिक हो जाता है। पेंच की गति का भी महत्व है। लगभग 250 से 400 आरपीएम पर चलाने से उस कठोर सेल्यूलोज तंतुओं को तोड़ने के लिए पर्याप्त अपरूपण बल उत्पन्न होता है बिना उन ऐमिनो अम्लों को नुकसान पहुंचाए जो ऊष्मा के प्रति संवेदनशील होते हैं। ऊष्मा के साथ अति कर देने से वास्तव में लाइसीन की उपलब्धता लगभग 12% तक कम हो सकती है, लेकिन यदि हम पर्याप्त प्रसंस्करण नहीं करते हैं, तो हानिकारक पदार्थ आहार में बने रहते हैं। यह गुणवत्तापूर्ण आहार उत्पादों के उत्पादन के लिए इन सभी सेटिंग्स को सही ढंग से करने के महत्व को दर्शाता है।

आंकड़ों पर आधारित रणनीतियाँ: सैल्मोनिड्स में पाचनीयता से निष्कासन सेटिंग्स को जोड़ना

सैल्मन परीक्षणों में इष्टतम प्रोटीन धारण (25%) के लिए आवश्यकता होती है:

• 142°C ±3°C निकास तापमान
• 1:3.5 पेंच संपीड़न अनुपात
• 90-सेकंड की धारण अवधि

इन सेटिंग्स ने अटलांटिक सैल्मन में प्रोटीन पाचन क्षमता को गैर-अनुकूलित आहार के मुकाबले 78% से बढ़ाकर 92% कर दिया, (एक्वाकल्चर न्यूट्रिशन 2024)। मशीन लर्निंग मॉडल अब 15 एक्सट्रूज़न चर के विश्लेषण द्वारा 89% सटीकता के साथ पाचन क्षमता की भविष्यवाणी करते हैं, जो पाचन शारीरिकी के आधार पर प्रजाति-विशिष्ट समायोजन को सक्षम करता है।

प्रिसिजन एक्सट्रूज़न तकनीक में वास्तविक समय निगरानी और स्मार्ट सिस्टम

आज के एक्सट्रूडर में आईओटी सेंसर लगे होते हैं, जो 50 मिलीसेकंड जितने कम अंतराल पर श्यानता में परिवर्तन और तापमान प्रोफाइल की निगरानी करने में सक्षम होते हैं। एकत्रित जानकारी स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों को भेजी जाती है, जो स्टार्च जिलेटिनीकरण को लक्ष्य पर बनाए रखने के लिए लगभग ±5 आरपीएम की सीमा में स्क्रू की गति में बदलाव करती हैं। 2024 एक्सट्रूज़न पैरामीटर्स अध्ययन में प्रकाशित शोध के अनुसार, इन स्मार्ट प्रणालियों ने पोषक तत्व हानि में उतार-चढ़ाव को लगभग 18 प्रतिशत तक कम कर दिया है और पारंपरिक मैनुअल विधियों की तुलना में कुल उत्पादन आउटपुट में लगभग 22% की वृद्धि की है। निर्माता इस तकनीक एकीकरण से वास्तविक लाभ देखने लगे हैं।

पूछे जाने वाले प्रश्न

फीड एक्सट्रूडर क्या है?

एक फीड एक्सट्रूडर एक मशीन है जो विभिन्न कच्चे माल को पोषक तत्वों से भरपूर गोलियों में प्रसंस्कृत करती है, जिससे जानवरों के लिए पाचन करना आसान हो जाता है।

जलीय आहार के लिए एक्सट्रूजन क्यों लाभदायक है?

एक्सट्रूज़न पाचनशीलता में सुधार करता है, जल स्थिरता में वृद्धि करता है, और जलीय प्रजातियों के लिए सुरक्षित और अधिक कुशल आहार के परिणामस्वरूप रोगाणुओं को प्रभावी ढंग से कम करता है।

एक्सट्रूज़न स्टार्च पाचनशीलता में सुधार कैसे करता है?

एक्सट्रूज़न स्टार्च को जिलेटिनाइज़ करने के लिए ऊष्मा, दबाव और नमी का उपयोग करता है, जो पोषक तत्व अवशोषण में सुधार करने वाले पाचनशील रूप में परिवर्तित होता है।

एक्सट्रूज़न के दौरान प्रति-पोषक कारकों को कैसे खत्म किया जाता है?

एक्सट्रूज़न के दौरान नियंत्रित ऊष्मा और दबाव प्रोटीन को डिनेचर करते हैं और प्रोटीनेज़ अवरोधकों जैसे प्रति-पोषक कारकों को निष्क्रिय कर देते हैं।