Kaip pašarų ekstruderiai skiriasi nuo įprastų granuliavimo mašinų funkcijų požiūriu?

Pašarų ekstruderių ir granuliavimo mašinų veikimo principai

Kaip pašarų ekstruderiai naudoja aukštą temperatūrą, slėgį ir šlytį ekstruziniam virimui

Maitinimo ekstruderiai atlieka savo darbą, perdirbdami žaliavas naudodami trijų etapų kaitinimo ir slėgio procesą. Kai temperatūra pakyla nuo 120 iki 150 laipsnių Celsijaus ir pasiekia 20–40 barų slėgį, su maitinimo komponentais įvyksta kažkas įdomaus. Krakmolas pradeda minkštėti ir tapti želė pavidalo, o baltymai praranda savo pradinę struktūrą. Tai iš tikrųjų palengvina gyvūnų virškinimą, o pagal 2023 m. FAO ataskaitas, pagerinimai yra apie 18–25 procentus lyginant su įprastu, neapdorotu pašaru. Visa šią procesą iš esmės skatina galingi ekstruderiai, kurie sukuria trinties šilumą, kartu su įpurškiamu garu. Tokia konfigūracija ne tik kruopščiai išverda mišinį, bet ir naikina nereikalingas bakterijas, taip pat padeda išlaikyti vertingus maistinius medžiagas galutiniuose granulėse, kurios išeina iš kito ekstruderio galo.

Dvigubo ir vieno sraigtų sistemų vaidmuo maitinimo ekstruzijoje

Dvigubo sraigto ekstruderis tapo pagrindine įmone kompleksinių žuvų pašarų gamybai, šiuo metu užimdamas apie 60 proc. rinkos. Tai daugeliu atvejų paaiškinama jų priešingai sukiojančios sraigto konstrukcijos, kuri tikrai daro įtaką, kai reikia sumaišyti formules su aukštu riebalų kiekiu, viršijančiu 12 proc. Tuo tarpu vieno sraigto sistemos vis dar išlaiko savo pozicijas įprastose gyvulininkystės pašarų operacijose, kur svarbiausia energijos vartojimo efektyvumas. Jos paprastai suvartoja nuo 35 iki 50 kilovatvalandžių per toną, lyginant su dvigubo sraigto aukštesniu diapozonu nuo 55 iki 75 kWh/toną, kai apdirbami grūdiniai pašarai. Tačiau įdomu tai, kaip moderni technologija toliau vystėsi. Daugelis naujų modelių yra su kintamos krypties varikliais, kurie leidžia operatoriams koreguoti medžiagos laikymo laiką nuo vos 15 sekundžių iki net 90 sekundžių, nepertraukiant viso gamybos proceso.

Kaip standartiniai granulių gaminimo įrenginiai naudoja suspaudimą ir formavimą su vidutiniškai kaitinimu

Granulių malūnai paprastai veikia esant maždaug 60–85 laipsnių Celsijaus temperatūrai, naudodami horizontalius žiedinius formas, kad per anksčiau minėtas išsiplėtimo angas būtų išspaustos iš anksto paruoštos masės medžiaga. Koks yra žiedinės formos suspaudimo proceso rezultatas? Gana tankios granulės, sveriančios tarp 600 ir 700 kilogramų viename kubiniame metre, be to, drėgmės lygis išlaikomas žemiau 12,5 procentų, o tai bendrai paėmus yra tinkama žemės gyvūnams. O dabar pažvelkime, kuo tai skiriasi nuo ekstruzijos metodų. Šiame procese iš tikrųjų neįvyksta jokių cheminių pokyčių. Vietoje to, įvyksta mechaninis surišimas dėl vadinamosios lignino plastifikacijos, kai drėgmės kiekis atitinka 18–22 procentus, kaip nurodyta ASABE standartuose, 2022 metais atnaujintuose.

Ekstruzija ir granuliavimas: drėgmės, temperatūros ir laikymo trukmės skirtumai

Maitinimo ekstruderiai veikia esant 120–150°C su 15–30% drėgmės , naudojant dvigubo srauto sistemas, kad būtų išlaikytas 90–120 sekundžių kontroliuojamas terminis apdorojimas (Wenger Group 2023). Priešingai, granuliavimo mašinos sutraukia pašarus esant 70–90°C su 10–15% drėgmės , formavimą užbaigiant per 15–30 sekundžių . Šie skirtumai leidžia ekstruderiams:

• Naikinti 86% daugiau anti-nutrientų tokių kaip tripsino inhibitoriai
• Pasiekti 3,1 karto didesnis krakmolo geliavimas nei granuliavimas

Ekstruduotų granulių fizikinės savybės lyginant su tradicinėmis granulėmis

Charakteristika	Ekstruduotos granulės	Tradinės granulės
Išplėtimo santykis	1,8–2,5:1	1.1–1.3:1
Masės tankis	350–450 kg/m³	550–650 kg/m³
Vandens stabilumas (valandos)	6–8	1–2
Dulkinimo laipsnis	<3% po 24 val.	8–12% po 24 val.

Porėta ekstruduoto pašaro struktūra padeda geriau įsisavinti maistines medžiagas 19–27% akvatinėse rūšyse palengvinant fermentų prasiskverbimą.

Plūdimo ir leidimo savybės žuvų pašaruose: kaip ekstruzija leidžia valdyti plūduriavimą

Ekstruderiai pasiekia 5–12 minučių plūdimo laiką plūduriuojančiuose pašaruose dėl tikslaus krakmolo išsiplėtimo – ko negalima pasiekti granuliavimo būdu. 2022 metų Alltech akvakultūros ataskaita nustatė, kad ekstruduoti pašarai mažina atliekas 41% žuvų ūkiuose dėl kontroliuojamo leidimo. Pagrindiniai veiksniai yra:

• Oro kišenių susidarymas esant 125–140 °C matricos temperatūrai
• Reguluojama tankis (400–700 kg/m³) reguliuojant drėgmę

Perdirbimo efektyvumas ir mastelio pritaikymas: kada rinktis pašarų ekstruderį ar granuliavimo malūną

Ekstruderiai apdoroja 8–12 tonų/valandą bet sunaudoja 35–50 kWh/tona , todėl jie tinka didelės apimties vandens pašarų linijoms. Granuliavimo malai gamina 3–6 tonų/valandą at 18–25 kWh/tona , todėl jie labiau tinka paukštininkystės ir kiaulidėms, kurių gamybos apimtis mažesnė nei 10 000 tonų/metus. FAO 2023 metų veiksmingumo analizė rekomenduoja naudoti ekstruderius:

• Mitybai, kurioje reikia daugiau nei 20 % lipidų
• Įrenginiams, veikiantiems virš 75 % našumo

Maistinių medžiagų transformacija ir virškinamumo rezultatai

Krakmolo geliantinizacija ir baltymų denatūracija ekstruduotame pašare

Ekstruzijos procesas sukelia reikšmingų pokyčių maistinių medžiagų struktūroje dėl aukštos temperatūros, dažnai pasiekiantis virš 70 % krakmolo geliantinizacijos laipsnį grūduose, naudojamuose gyvūnų pašarams. Kai sudėtingi angliavandeniai skyla į paprastesnius gliukozės molekules, tai suteikia gyvūnams daugiau energijos, kurią gauna vartodami šiuos pašarus. Tuo pačiu baltymai denatūruoja, o tai leidžia fermentams veiksmingiau veikti juos per virškinimą. 2021 m. „Frontiers in Nutrition“ paskelbtais tyrimais buvo nustatyta, kad ekstruduoto pašaro baltymų virškinamumas buvo apie 12–18 procentų geresnis nei neapdorotų žaliavų. Šis skirtumas ypač svarbus vienmažiams gyvūnams, tokiems kaip vištos ir kiti paukščiai, kuriems tinkamas maistinių medžiagų įsisavinimas yra kritiškai svarbus augimui ir sveikatai.

Apdorojimo poveikis vitaminų išlaikymui ir antimaistinėms medžiagoms

Ekstruzija tikrai daro įtaką šiems šilumai jautriems vitaminams, ypač tiamino kiekis per apdorojimą sumažėja nuo 65 iki 75 procentų. Tačiau čia taip pat yra ir šviesos taškas, nes šis metodas pašalina apie 95 procentus nepageidaujamų antinutricinių medžiagų, esančių sojų kruopose, įskaitant tripsino inhibitorius. Pagal kai kurias naujausias praėjusiais metais paskelbtas studijas, ScienceDirect, pelletinės pašarų formos išlaiko apie 15 procentų daugiau vitaminų, nes gamybos metu jos neįkaista iki tokių aukštų temperatūrų. Pelletų temperatūra pasiekia apie 60–80 laipsnių Celsijaus, palyginti su daug aukštesnėmis 130–150 laipsnių temperatūromis, naudojamomis ekstruzijos procese. Visgi verta paminėti, kad ekstruzija veiksmingai naikina lektinus ir fitofermentus, kurie dažnai suriša svarbius mineralus, tokius kaip cinkas ir geležis, todėl jie tampa neprieinami absorbcijai.

Palyginamoji virškinamumo analizė: kodėl ekstruduoti pašarai dažnai padeda pagerinti maistinių medžiagų įsisavinimą

Kai kalbame apie pašarų perdirbimą, ekstruzijos metu vyksta įdomus reiškinys. Krakmolo virsmas į gelį ir baltymų pradėjimas išsiskleisti faktiškai padidina įsisavinamąją energiją šiuose pašaruose 20–25 procentais lyginant su įprastomis granulėmis. Kai kurie bandymai, atlikti akvakultūros sąlygose, parodė, kad naudojant ekstruziją gamenant žuvų pašarus, pasiekiami geresni rezultatai. Baltymų naudingumo koeficientas ekstruduotuose produktuose pasiekia apie 2,8, o granulėse – tik 2,3. Tai vyksta todėl, kad modifikuotas krakmolas sukuria įvairias mikroporas pašaro struktūroje, dėl ko fermentai virškinimo metu veikia greičiau. Tačiau svarbu paminėti vieną dalyką: žarnyne mikroflora ruminantams jau prisitaikiusi specialiai apdoroti pluoštines medžiagas, todėl jie negauna tokių pačių privalumų.

Pritaikymo specifinės privalumai žuvų pašaruose ir gyvulių mityboje

Kodėl pašarų ekstruderiai vyravė žuvų ir krabų pašarų gamyboje

Šiuolaikiniai pašarų ekstruzijos agregatai gali tinkamai želatinuoti daugiau nei 95 procentus krakmolo, kai jie verda esant labai aukštai temperatūrai – apie 140–160 laipsnių Celsijaus. Tai sukuria plūduriuojančias granules, kurios laikosi ant vandens paviršiaus – būtent tokių granulių reikia paviršiuje maitinantiems žuvims ir vėžiagyviams. Tokių granulių mėgsta naudoti tilapių ir krevetkių augininkai, nes jie gali matyti, kaip jų gyvūnai tikrai valgo. Tikrasis privalumas yra tas, kad galima kontroliuoti granulių tankį. Daugelyje atvejų ekstruzijos būdu gautos granulės išlaiko plūduriavimą šešių valandų laikotarpio metu aštuonis kartus iš dešimties, tuo tarpu įprastos senosios granulės grimsta vos praėjus dvylika minučių nuo jų patekimo į vandenį. Be to, kalbant apie formulavimo lankstumą, dviejų sraigtų mašinos puikiai susidoroja su riebiais komponentais. Kai kurios įmonės naudoja formules, kuriose yra iki aštuoniolikos procentų riebalų, nepažeisdamos granulių struktūros – tai yra būtina sąlyga veisiant mėsėdžius žuvų rūšis, kurios augimo ciklo metu reikalauja didesnės energijos įplaudimo.

Granulių mašinų panaudojimo atvejai paukštienos, kiaulienos ir kanopinių pašaruose

Priklausomai nuo tipo, granuliavimo mašinos puikiai tinka gyvūnams auginti ant žemės, ypač kai reikia dirbti su žaliava, turinčia daugiau nei 30–40 % žaliavų pluošto. Taip pat svarbu, kad žaliavų drėgnumas būtų tarp 12–15 %. 2024 m. Atlikti tyrimai apie gyvulių pašarus parodė įdomių rezultatų. Kai vietoj miltelių vištoms buvo tiekiami granulės, pašarų panaudojimo efektyvumas padidėjo beveik 9 procentais. Kiaulėms šis rodiklis buvo apie 6 procentus geresnis nei naudojant tradicinius pašarus. Granuliavimo procese naudojama temperatūra paprastai yra nuo 60 iki 80 laipsnių Celsijaus. Tokia temperatūra leidžia išlaikyti svarbius komponentus, tokius kaip fitazės fermentai, ir sumažinti patogenų kiekį. Todėl daugelis ūkininkų laiko granuliavimą ekonomiškai naudinga ir praktiškai naudinga tiems gyvūnams, kurių virškinimo sistema nėra tokia sudėtinga kaip kitų.

Atvejo analizė: ekstruduotas plūduriuojantis pašaras ir granuliuotas leidžiantis pašaras tilapijos auginimo ūkiuose

Per 12 savaičių trukusį tyrimą, kurio metu buvo auginamos tilapijos žuvys, mokslininkai nustatė, kad naudojant ekstruduotą pašarą žuvų svoris padidėjo beveik 23 procentais – išaugusių žuvų svoris siekė 1 450 gramų, o tų, kurios maitintos įprastais granulatais – tik 1 178 gramus. Be to, pašarų panaudojimo efektyvumas pagerėjo beveik 18 procentų, sumažėdamas nuo 1,7 iki 1,4. Tai ypač įdomu dėl to, kad ekstruzijos technologija leidžia ūkininkams koreguoti granulatų poringumą siekiant geresnio maistinių medžiagų įsisavinimo. Tai yra labai svarbu, nes tilapijoms žarnynas yra santykinai trumpas – apie keturis kartus viršijantis jų kūno ilgį. Be to, dar vienas privalumas – vandens kokybė gerokai pagerėjo per šiuos bandymus. Amoniako kiekis buvo 27 procentais žemesnis nei įprastai, greičiausiai dėl to, kad pašarų švaistymas sumažėjo. Toks pagerėjimas gali turėti realią įtaką akvakultūros veiklai, kurioje vandens valymo sąlygos visada yra iššūkis.

Kainos, priežiūros ir technologijų pasirinkimo svarstymai

Pradinė investicija ir eksploatacijos kaštai: ekstruderis ar granulių malūnas

Ekstruderio pradinė kaina paprastai yra nuo 60 iki net 100 procentų didesnė nei granulių malūnų. Paprastas granulių malūnas gali kainuoti apie dvidešimt tūkstančių, tačiau tie dviejų sraigtų ekstruderiai? Jie gali lengvai viršyti šimtą penkiasdešimt tūkstančių ribą. Visgi, žvelgiant plačiau, tokie ekstruderiai ilgainiui dažnai atsiperka esant didelės apimties operacijoms. Energijos sąnaudos sumažėja maždaug 30–50 procentų per toną, be to, jie be jokios bėdos apdoroja įvairių žaliavų mišinius. Įmonėms, kurios kasdien dirba su didelėmis apimtimis, tokia efektyvumas dažnai atperka pradinę brangią kainą.

Priežiūros reikalavimai ir komponentų tarnavimo laikas

Granulių malūnams dažniausiai reikia techninės priežiūros tik 3–5 kartus per metus, pavyzdžiui, keičiant matricas ir reguliuojant ritinėlius, todėl jų priežiūra yra gana paprasta lyginant su kita įmone. Tačiau ekstruderiams operatoriai turėtų patikrinti sraigtų elementus ir korpuso apdailą kas mėnesį, ypač jei per sistemą praeina abrazyvus produktas, toks kaip žuvų miltai. Iš visų kaštų, susijusių su ekstruderiais, matėme, kad jų dalys nubyla nuo dviejų iki trijų kartų greičiau nei granulių malūnų komponentai, kai visos kitos sąlygos yra vienodos. Toks skirtumas ilgainiui tampa akivaizdus tiems, kas nuolat naudoja šiuos įrenginius.

Pasirinkimas tinkamos technologijos pagal pašarų tipą ir mastą

• Ekstrudoriai excel for:
  • Vandens gyvūnų pašarai, reikalaujantys valdomos plūdrumo
  • Aukšto riebalų formulės (>12% lipidų kiekis)
  • Operacijos, viršijančios 5 tonas/valandą
• Granulių malūnai tinka:
  • Paukštininkystės ir kiaulinių pašarai su paprastomis formulėmis
  • Ūkiai, gaminantys <2 tonas/parą
  • Įrenginiai su ribotu techniniu personalu

Mažos apimties gamintojai turėtų teisinti granuliavimo mašinas dėl jų paprastumo ir mažesnių kaštų, tuo tarpu integruotos pašarų gamybos įmonės, perdirbančios daugiau nei 50 000 tonų/metus, pasieks geresnį pelno rodiklį naudodamos ekstruderius, kurie siūlo daugialypį naudojimą ir geresnes savybes.

Dažniausiai paskyrančių klausimų skyrius

Kokie yra pagrindiniai skirtumai tarp pašarų ekstruderų ir granuliavimo mašinų?

Pašarų ekstruderai naudoja aukštą temperatūrą ir slėgį, o granuliavimo mašinos – kompresiją ir vidutinę šilumą. Ekstruderai gali geliuoti krakmolą ir denatūruoti baltymus, dėl ko pašaras tampa lengviau virškinamas; granuliavimo mašinos daugiausiai naudojamos mechaniniam surišimui be cheminių pokyčių.

Kaip ekstruderiai prisideda prie maistinių medžiagų įsisavinimo žuvų pašaruose?

Ekstruzijos procesas skatina oro kištelių susidarymą ir sukuria porėtas granules, kurios padeda geriau įsisavinti maistines medžiagas, naudingos vandens gyvūnams dėl geresnio fermentų prasiskverbimo.

Kodėl ekstruduoti pašarai dažnai naudojami akvakultūroje?

Ekstruduoti pašarai yra mėgstami, nes jie suteikia kontroliuojamą pasklandumą, kuris yra būtinas paviršiaus maitinimui žuvims ir vėžiagyviams. Jie taip pat gali turėti didesnį riebalų kiekį, nekenkiant granulės struktūrai.

Koks pašarų perdirbimo technologijos tipas tinka mažam mastui?

Granuliavimo malūnai yra idealūs mažam mastui dėl jų paprastumo ir mažesnių išlaidų. Jie gerai veikia su paprastomis formulėmis, reikalingomis paukštininkystės ir kiaulės ūkiuose.