Kā atšķiras barības ekstruderi no parastajām pelletu mašīnām funkcijā?

Barības ekstruderu un pelletu mašīnu darbības principi

Kā barības ekstruderi izmanto augstu temperatūru, spiedienu un bīdes spēku ekstrūzijas vārīšanai

Barības ekstruderi paveic brīnumus, pārveidojot izejvielas, izmantojot trīs posmu apsildīšanas un spiešanas procesu. Kad temperatūra sasniedz 120 līdz 150 grādus pēc Celsija un spiediens sasniedz apmēram 20 līdz 40 bāriem, ar barības sastāvdaļām notiek kaut kas interesants. Ciete sāk mīkstināties un kļūt želejas veida, bet olbaltumvielas zaudē savu sākotnējo struktūru. Tas faktiski padara barību daudz vieglāk sagremojamu dzīvniekiem, pie kam pēc Pārtikas un lauksaimniecības organizācijas (FAO) 2023. gada ziņojumiem, salīdzinot ar parasto neapstrādāto barību, tiek novērots uzlabojums 18 līdz 25 procentu apjomā. To, kas faktiski nodrošina visu šo procesu, ir spēcīgie skrūvi iekšpusē mašīnā, kas rada berzes siltumu kombinācijā ar ievadītu tvaiku. Šāda iestatījuma dēļ maisījums tiek ne tikai rūpīgi apvārīts, bet arī tiek iznīcināti nevajadzīgie baktērijas un veicina vērtīgo uzturvielu saglabāšanu gala pelletēs, kas iznāk no otras puses.

Divskrūvju un vienskrūvju sistēmu loma barības ekstrūzijā

Dvīņu skrūves ekstruders ir kļuvis par ierīci, uz kuru visbiežāk vēršas, ražojot sarežģītus zivju barības produktus, šobrīd iegūstot apmēram 60% no tirgus. Tas galvenokārt ir saistīts ar to pretēji rotējošo skrūvju dizainu, kas patiešām atšķirīgu ietekmi atstāj, strādājot ar augstas tauku saturu formulām, kurām nepieciešama pienācīga maisīšana virs 12% tauku satura. Tuo pašā laikā vienskrūves sistēmas joprojām saglabā savas pozīcijas parastajās lopbarības ražošanas operācijās, kur visvairāk nozīmes iegūst enerģijas efektivitāte. Tās parasti patērē no 35 līdz 50 kilovatstundām uz tonni salīdzinājumā ar augstāko diapazonu no 55 līdz 75 kWh/tonnai, ko patērē dvīņu skrūvēm, apstrādājot graudaugu barības pamatā esošus produktus. Tomēr interesanti ir tas, kā modernā tehnoloģija ir attīstījusies pat tālāk. Daudzi jaunāki modeļi aprīkoti ar mainīgas ātruma piedziņām, kas ļauj operatoriem regulēt materiāla aizturēšanas laiku jebkurā laikā no vienkāršām 15 sekundēm līdz pat 90 sekundēm, nemodificējot visu ražošanas līniju procesa vidū.

Kā parastās granulu mašīnas balstās uz spiedienu un veidošanu ar mērenu siltumu

Granulu dzirnaviņas parasti darbojas temperatūrā no apmēram 60 līdz 85 grādiem pēc Celsija, izmantojot šīs horizontālās gredzenveida matricas, lai izspiestu iepriekš apstrādāto masu caur tām koniskajām caurumām, par kurām minējām agrāk. Rezultāts no šī gredzenmatricas kompresijas procesa? Diezgan blīvas granulas, kuru svars ir kaut kur starp 600 un 700 kilogramiem uz kubikmetru, vienlaikus uzturot mitruma līmeni zem 12,5 procentiem, kas vispārēji ir piemērots lietošanai sauszemes dzīvniekiem. Tagad šeit ir tas, kur lietas kļūst interesantākas salīdzinājumā ar ekstrūzijas metodēm. Šajā procesā patiesībā nenotiek ķīmiskas izmaiņas. Notiek mehāniskā saistīšanās pateicoties kaut kam, ko sauc par lignīna plastifikāciju, kad mitruma saturs atrodas ērti 18 līdz 22 procentu robežās saskaņā ar ASABE standartiem, ko atjaunoja 2022. gadā.

Ekstrūzija pret granulēšanu: mitruma, temperatūras un uzturēšanās laika atšķirības

Barības ekstrudētāji darbojas pie temperatūras 120–150°C ar 15–30% mitruma , izmantojot divu vārpstu sistēmas, lai uzturētu 90–120 sekundes kontrolētas termiskās apstrādes (Wenger Group 2023). Savukārt pelletētāji saspiež barību pie temperatūras 70–90°C ar 10–15% mitruma , pabeidzot veidošanu 15–30 sekundēs . Šie atšķirības ļauj ekstrudētājiem:

• Sagraut 86% vairāk anti-nutrientu piemēram, tripsīna inhibitori
• Sasniegt 3,1 reizes augstāka cietes želejveidošanās salīdzinājumā ar granulēšanu

Ekstrudētu granulu fizikālās īpašības salīdzinājumā ar tradicionālām granulām

Iemesls	Ekstrudētas granulas	Tradicionālas granulas
Izpūšanas attiecība	1,8–2,5:1	1,1–1,3:1
Masas blīvums	350–450 kg/m³	550–650 kg/m³
Ūdens izturība (stundās)	6–8	12
Sadalīšanās ātrums	<3% pēc 24 h	8–12% pēc 24 h

Ekstrudētās barības porainā struktūra uzlabo uzturvielu uzsūkšanos par 19–27% zivju sugām, veicinot fermentu iekļūšanu.

Peldošas un grimstošas īpašības zivju barībā: kā ekstrūzija ļauj kontrolēt peldspēju

Ekstruderi sasniedz 5–12 minūtes peldspējas peldošā barībā, izmantojot precīzu cietes izplešanos—kādu nevar sasniegt ar granulēšanu. Saskaņā ar Alltech Aquaculture 2022. gada ziņojumu, ekstrudēta barība samazina atlikumus par 41% veiksmīgā zivju audzēšanā dēļ kontrolēta grimšanas ātruma. Galvenie faktori ir:

• Gaisa kabatu veidošanās pie 125–140 °C matricas temperatūra
• Regulējama blīvums (400–700 kg/m³) caur mitruma regulēšanu

Apstrādes efektivitāte un mērogojamība: Kad izvēlēties barības ekstruderi vai pelletu dzirnavas

Ekstruderi apstrādā 8–12 tonnas/stundā bet patērē 35–50 kWh/tonnā , kas to padara par piemērotu izvēli lietot liela apjoma ūdensdzīvnieku barības līnijām. Pelletu dzirnavas ražo 3–6 tonnas/stundā pie 18–25 kWh/tonnā , tāpēc tās labāk piemērotas putnu un cūku audzēšanas operācijām zem 10 000 tonnām/gadā. FAO 2023. gada izmaksu efektivitātes analīze rekomendē ekstruderus šādiem lietojumiem:

• Barības ar vairāk nekā 20% tauku saturu
• Objekti, kas darbojas ar izmantošanas jaudu virs 75%

Barības vielu pārveidošana un sagremojamības rezultāti

Cietes želejveidošanās un olbaltumvielu denaturācija ekstrudētā barībā

Ekstrūzijas process izraisa būtiskas izmaiņas barības vielās siltuma dēļ, bieži sasniedzot vairāk nekā 70% cietes želejveidošanos graudaugos, ko izmanto lopbarībā. Kad sarežģītie ogļhidrāti sadalās vienkāršākos glikozes molekulās, dzīvniekiem, kas patērē šādu barību, kļūst pieejams vairāk enerģijas. Tajā pašā laikā olbaltumvielas tiek denaturētas, tādējādi fermenti var labāk tās sadalīt gremošanas laikā. 2021. gadā publicētā pētījumā žurnālā Frontiers in Nutrition tika parādīts, ka ekstrudētajai barībai ir aptuveni 12–18% labāka olbaltumvielu gremošana nekā parastajai neapstrādātai izejvielai. Šī atšķirība ir visbūtiskākā vienkāršās kuņģa struktūras dzīvniekiem, piemēram, vistas un citiem mājputniem, kuriem pareiza barības vielu uzsūkšanās ir kritiski svarīga augšanai un veselībai.

Ietekme uz vitamīnu saglabāšanos un antinutricionālajiem faktoriem pēc apstrādes

Ekstrūzija noteikti ietekmē šos termosensitīvos vitamīnus, īpaši tiamīna līmenis samazinās par 65 līdz 75 procentiem apstrādes laikā. Taču šeit ir arī pozitīva puse, jo šī metode iznīcina apmēram 95 procentus no nevēlamajiem antinutricionālajiem faktoriem, kas atrodami sojas miltos, tostarp tripsīna inhibitorus. Saskaņā ar pēdējā gada zinātniskajām publikācijām, kas publicētas portālā ScienceDirect, pelletētajiem barības maisījumiem faktiski izdodas saglabāt apmēram par 15 procentiem vairāk vitamīnu, jo to ražošanas procesā netiek sasniegtas tik augstas temperatūras. Pelletēšanas procesā sasniegtās maksimālās temperatūras saglabājas apmēram 60 līdz 80 grādiem pēc Celsija, salīdzinot ar daudz augstāko temperatūru ekstrūzijas procesos — 130 līdz 150 grādi. Tomēr jāatzīmē, ka ekstrūzija darbojas ļoti labi, samazinot lektīnus un fitīnskābi, kas mēdz saistīt svarīgus minerālus, piemēram, cinku un dzelzi, tos padarot neaizsniedzamus uzsūkšanai.

Salīdzinošā sagremojamība: kāpēc ekstrudēti barības bieži uzlabo uzturvielu uzsūkšanos

Runājot par barības apstrādi, ar ekstrūziju notiek interesants process. Sakārtotas saistīšanas un olbaltumvielu sākot atvērties faktiski palielina metabolizējamo enerģiju šajās barībās par aptuveni 20 līdz 25 procentiem salīdzinājumā ar parastajām granulām. Daži testi, kas veikti akvakultūras iestādēs, arī konstatēja, ka ekstrudējot krevetes barību, rezultāti ir labāki. Olbaltumvielu pārveidošanas attiecība sasniedza aptuveni 2,8 ekstrudētiem produktiem, kamēr granulām tikai 2,3. Tas notiek tāpēc, ka saistīšanas veids modificējas, veidojot daudzus mazus poras barības struktūrā, kas padara enzīmus darbīgākus gremošanas laikā. Bet šeit ir svarīgs punkts: rumenamīdzīgiem dzīvniekiem nav tādu pašu priekšrocību, jo to zarnu mikrobi ir attīstījušies specifiski, lai jau tāpat tiktu galā ar šķiedrainām vielām.

Pielietojuma specifiskās priekšrocības akvabarībā un mājdzīvnieku uzturā

Kāpēc barības ekstrudētāji dominē zivju un vēžveidīgo barības ražošanā

Moderni pārtikas ekstruderi var sasniegt vairāk nekā 95 procentu cietes pareizu želatinizāciju, kad tiek gatavots pie ļoti augstām temperatūrām apmēram 140 līdz 160 grādu pēc Celsija. Tas rada šos peldošos graudus, kas peld uz ūdens virsmas, tieši to, kas nepieciešams zivīm un vēžveidīgajiem, kas barojas uz virsmas. Tilāpijas un vēžu audzētāji tos ļoti vērtē, jo var redzēt, ka viņu dzīvnieki patiešām tiek baroti. Patiesā priekšrocība izriet no kontroles par to, cik blīvi ir graudi. Vairākums ekstrudēto barību sešu stundu laikā 8 reizes no 10 peld, savukārt parastie vecie graudi grimst jau pēc 12 minūtēm, tiklīdz nonāk ūdenī. Un runājot par formulēšanas elastību, divu skrūvju mašīnas arī pietiekami labi apstrādā taukainus sastāvdaļas. Dažas ražošanas iekārtas izmanto formulas ar līdz pat 18 procentiem tauku, neizjaucot graudu struktūru, kas ir absolūti nepieciešams, audzot plēsīgas zivis, kurām visā augšanas ciklā nepieciešams augstāks enerģijas patēriņš.

Granulu mašīnu lietošanas jomas mājputnu, cūku un rēguļu barībā

Palieta mašīnas ļoti labi darbojas, barojot zemienes dzīvniekus, īpaši tad, ja ir darīšana ar augstas šķiedras sastāvdaļām, kurās ir apmēram 30–40% neapstrādātas šķiedras. Šīm mašīnām vislabāk darbojas, kad materiālā mitruma saturs ir 12–15%. 2024. gadā veiktas pētījumi par lopbarību atklāja dažus interesantus rezultātus. Kad vistas tika barotas ar palietām, nevis ar mīklu, to barības pārveidošanas rādītāji palielinājās par gandrīz 9%. Cūkām uzlabojums salīdzinājumā ar tradicionālajām barības formām bija apmēram 6%. To, ka palietu veidošana ir tik efektīva, nosaka apstrādes temperatūras diapazons, parasti no 60 līdz 80 grādiem pēc Celsija. Šāda temperatūra saglabā svarīgas piedevas, piemēram, fitāzes enzīmus, vienlaikus samazinot kaitīgo baktēriju skaitu. Tāpēc daudzi zemnieki uzskata palietu veidošanu par ekonomiski izdevīgu un praktiski izdevīgu dzīvniekiem, kuru gremošanas sistēmas nav tik sarežģītas kā citiem.

Gadījuma pētījums: izspiests peldošs barības maisījums pretī granulētam grimstošam barības maisījumam tilāpiju audzēšanā

12 nedēļu ilgā pētījumā, kurā tika izmantotas tilāpijas, pētnieki konstatēja, ka izspiestā barības maisījuma izmantošana faktiski ievērojami palielināja svaru pieaugumu—aptuveni par 23 procentiem, salīdzinot ar beigu svaru 1450 gramu pret 1178 gramiem tiem, kas baroti ar parastām granulām. Turklāt barības pārveidošanas attiecība samazinājās gandrīz par 18 procentiem, no 1,7 līdz 1,4. Šo procesu padara īpaši interesantu iztrūdes tehnoloģija, kas ļauj zemniekiem regulēt granulu porozitāti, lai uzlabotu uzturvielu uzsūkšanos. Tas ir ļoti svarīgi, jo tilāpijām ir salīdzinoši īss zarnu trakts—apmēram četras reizes īsāks nekā ķermeņa garums. Turklāt ir vēl viena priekšrocība—ūdens kvalitāte pētījuma laikā uzlabojās ievērojami. Amonjaka līmenis tika mērīts par 27 procentiem zemāku nekā parasti, iespējams, tādēļ, ka barības maisījuma zudumi bija mazāki. Šāda veida uzlabojumi var radīt reālu atšķirību zivju audzēšanas darbībās, kur tīra ūdens vide vienmēr ir liels izaicinājums.

Izvēles izmaksas, uzturēšana un tehnoloģiju izvēles apsvērumi

Sākotnējā ieguldījuma un ekspluatācijas izmaksas: ekstruders pretī pelletu dzirnaviņām

Ekstruderu sākotnējās izmaksas parasti ir no 60 līdz pat 100 procentiem lielākas nekā pelletu dzirnaviņām. Vienkāršas pelletu dzirnaviņas var sākties apmēram pie divdesmit tūkstošiem, taču tie divu vijumu ekstruderu? Tie viegli var pārsniegt simt piecdesmit tūkstošu robežu. Tomēr, raugoties uz lielo attēlu, šie ekstruderu parasti rada finansiālu jēgu ilgtermiņā lielām operācijām. Energoapgādes rēķins samazinās apmēram par trīsdesmit līdz piecdesmit procentiem uz tonnu, turklāt tie apstrādā visdažādākos sastāvdaļus bez lielām problēmām. Uzņēmumiem, kas ikdienā apstrādā lielus apjomus, šāda veida efektivitāte bieži vien atmaksājas, neskatoties uz augstāko sākotnējo cenu.

Uzturēšanas prasības un komponentu kalpošanas laiks

Granulu dzinēji parasti prasa apkalpošanu tikai 3 līdz 5 reizes gadā, piemēram, veidņu nomaiņai un rullīšu regulēšanai, tādējādi to apkopi salīdzinot ar citiem aprīkojumiem padarot diezgan vienkāršu. Tomēr ar ekstrudieriem operatoriem jāpārbauda vītnes elementi un cilindrveida iekšējās sienas katru mēnesi, īpaši tad, ja sistēmā tiek palaista abrazīva viela, piemēram, zivju milti. Mēs esam novērtējuši, ka kopējās izmaksas laika gaitā liecina par ekstrudieru detaļu nodilšanu no divām līdz trim reizēm ātrāk nekā granulu dzinēju komponentiem, ja pārējie apstākļi paliek nemainīgi. Šāda atšķirība ilgtermiņā būtiski ietekmē izmaksas tiem, kas regulāri izmanto šādas iekārtas.

Tehnoloģijas izvēle atkarībā no barības veida un apjoma

• Ekstrudieri excel for:
  • Ūdens dzīvnieku barība ar kontroli peldspēju
  • Augsta tauku saturošas formulējumi (>12% lipīdu saturs)
  • Operācijas, kas pārsniedz 5 tonnas/stundā
• Granulu dzinēji piemēroti:
  • Mājputnu un cūku barība ar vienkāršām formulām
  • Fermas, kas ražo <2 tonnas/dienā
  • Iekārtas ar ierobežotu tehnikas apkalpojošo personālu

Mazie ražotāji vēlētos granulatorus to vienkāršības un zemākas cenas dēļ, bet integrētiem barības ražotājiem, kas apstrādā vairāk nekā 50 000 tonnas/gadā, ar ekstrudētāju daudzpusīgumu un veiktspēju tiek sasniegts labāks ROI.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kādas ir galvenās atšķirības starp barības ekstrudētājiem un granulatoriem?

Barības ekstrudētāji izmanto augstu temperatūru un spiedienu, bet granulatori balstās uz spiedienu un mērenu siltumu. Ekstrudētāji var želatinizēt cieti un denaturēt proteīnus, padarot barību vieglāk sagremojamu; granulatori galvenokārt koncentrējas uz mehānisko saistīšanu bez ķīmiskām izmaiņām.

Kā ekstrudētāji veicina uzturvielu uzsūkšanos zivju barībā?

Ekstrūzijas process veicina gaisa kabatu veidošanos un rada porainas granulas, kas uzlabo uzturvielu uzsūkšanos, nodrošinot labāku fermentu iekļūšanu ūdens dzīvniekiem.

Kāpēc ekstrudētā barība ir biežāk izvēlēta akvakultūrā?

Ekstrudēti barības produkti ir iecienīti, jo tie nodrošina kontroli pār peldspēju, kas ir būtiska virsmas barošanai zivīm un vēžveidīgajiem. Tie var ietvert arī augstāku tauku saturu, neapdraudot granulu struktūru.

Kāda veida barības apstrādes tehnoloģija ir piemērota mazmēroga uzņēmumiem?

Granulatori ir ideāli piemēroti mazmēroga uzņēmumiem, jo tiem ir vienkārša konstrukcija un zemākas izmaksas. Tie labi darbojas ar vienkāršām formulām, kas nepieciešamas vistas un cūku barībai.