Як відрізняються гранулятори для кормів від звичайних гранулювальних машин за функціями?

Принципи роботи грануляторів для кормів і гранулювальних машин

Як гранулятори для кормів використовують високу температуру, тиск і зсув для екструзійного готування

Екструдери для кормів здійснюють свій процес перетворення сировини за допомогою трьохетапного процесу нагрівання та пресування. Коли температура досягає від 120 до 150 градусів Цельсія, а тиск становить приблизно від 20 до 40 бар, з кормовими компонентами відбуваються цікаві зміни. Крохмаль починає розм'якшуватися та набувати желе подібної консистенції, тимчасом білки втрачають свою початкову структуру. Це значно полегшує травлення корму тваринами, про що свідчать дослідження, які показали поліпшення на 18–25% порівняно зі звичайним неконтрольованим кормом згідно зі звітами FAO за 2023 рік. Справжнім рушійним механізмом всього процесу є потужні гвинти всередині машини, які створюють теплоту тертя, поєднану з впорскуванням пари. Така конструкція не лише ретельно «готує» суміш, але й знищує небажані бактерії, а також допомагає зберегти цінні поживні речовини всередині готових гранул, які виходять на виході.

Роль двохгвинтових і одногвинтових систем в екструзії кормів

Двоспіральний екструдер став обладнанням вибору для виробництва складних аквакормів і зараз контролює близько 60% ринку. Це в основному завдяки їхньому контробертовому спіральному дизайну, який справді має значення під час роботи з високожирними формулами, де необхідне належне змішування понад 12% вмісту жиру. Тим часом, системи з одним гвинтом все ще утримують позиції в звичайних операціях з виробництва тваринних кормів, де найважливішим є енергоефективність. Вони зазвичай споживають від 35 до 50 кіловат-годин на тонну порівняно з більшим діапазоном від 55 до 75 кВт·год/т, необхідним для двоспіральних екструдерів під час переробки кормів на основі злаків. Цікаво, що сучасні технології продовжують розвиватися. Багато нових моделей оснащені частотними перетворювачами, що дозволяють операторам регулювати час затримки матеріалу від усього 15 секунд аж до 90 секунд без зупинки всього виробничого процесу.

Як звичайні гранулятори покладаються на стиск та формування матриці з помірним нагріванням

Гранулятори зазвичай працюють при температурі від приблизно 60 до 85 градусів Цельсія, використовуючи горизонтальні кільцеві матриці, щоб просунути попередньо оброблений корм через згадані раніше конічні отвори. Результатом цього процесу стискання кільцевою матрицею є досить щільні гранули вагою від 600 до 700 кілограмів на кубічний метр, при цьому рівень вологи зберігається нижче 12,5 відсотка, що добре підходить для тварин, які живуть на суші. А тепер цікаве порівняння з екструзійними методами. Під час цього процесу не відбувається жодних хімічних змін. Натомість відбувається механічне зв’язування завдяки так званій пластизації лігніну, коли вміст вологи перебуває в комфортному діапазоні від 18 до 22 відсотків, згідно із оновленими стандартами ASABE, оприлюдненими у 2022 році.

Екструзія та гранулювання: Відмінності у вологості, температурі та часі перебування

Екструдери для годівлі працюють при 120–150°C з 15–30% вологості , використовуючи двоспіральні системи для підтримки 90–120 секунд контрольованої термічної обробки (Wenger Group 2023). Навпаки, гранулятори стискають корм при 70–90°C з 10–15% вологості , завершуючи формування за 15–30 секунд . Ці відмінності дозволяють екструдерам:

• Знищення на 86% більше антинутрієнтів таких як інгібітори трипсину
• Досягнути у 3,1 рази вища желатинізація крохмалю порівняно з гранулюванням

Фізичні характеристики екструдованих гранул порівняно з традиційними гранулами

Характеристика	Екструдовані гранули	Традиційні гранули
Коефіцієнт розширення	1,8–2,5:1	1,1–1,3:1
Щільність навального	350–450 кг/м³	550–650 кг/м³
Водостійкість (години)	6–8	1–2
Швидкість осыпання	<3% після 24 год	8–12% після 24 год

Пориста структура екструдованого корму підвищує засвоєння поживних речовин на 19–27% у водних видів за рахунок полегшення проникнення ферментів.

Властивості плавучості та занурення у водному кормі: як екструзія дозволяє контролювати плавучість

Екструдери досягають 5–12 хвилин плавучості у плаваючих кормах завдяки точному розширенню крохмалю — чого не можна досягти шляхом гранулювання. Згідно з дослідженням Alltech у сфері аквакультури за 2022 рік, екструдовані корми зменшують відходи на 41% у виробництві креветок завдяки контрольованим швидкостям занурення. Основні чинники включають:

• Утворення повітряних міхурів при 125–140°C температурі матриці
• Регульована щільність (400–700 кг/м³) шляхом контролю вологості

Ефективність та масштабованість виробництва: Коли вибирати екструдер або гранулятор для кормів

Екструдери обробляють 8–12 тонн/година але споживають 35–50 кВт·год/тонна , що робить їх придатними для високопродуктивних ліній виробництва кормів для водних тварин. Гранулятори виробляють 3–6 тонн/година у 18–25 кВт·год/тонна , краще підходять для птахівництва та свинарства потужністю менше 10 000 тонн/рік. Аналіз ВОО 2023 щодо ефективності витрат рекомендує екструдери для:

• Дієт із вмістом жиру понад 20%
• Підприємств, що працюють з навантаженням понад 75%

Перетворення поживних речовин та результатів травлення

Клейстеризація крохмалю та денатурація білків у екструдованому кормі

Процес екструзії призводить до значних змін поживних речовин через високу температуру, що часто досягає понад 70% клейстеризації крохмалю в злаках, що використовуються для тваринного корму. Коли складні вуглеводи розпадаються на простіші молекули глюкози, це забезпечує тваринам, що споживають ці корми, більше енергії. У той же час білки денатуруються, що означає, що ферменти можуть краще працювати, розбиваючи їх під час травлення. Дослідження, опубліковане в Frontiers in Nutrition у 2021 році, показало, що екструдований корм має приблизно на 12–18 відсотків краще засвоєння білків, ніж звичайні непроцесовані матеріали. Ця різниця є найбільш суттєвою для тварин з простим шлунком, таких як кури та інші види птиці, у яких правильне засвоєння поживних речовин є критичним для росту та здоров'я.

Вплив обробки на збереження вітамінів та анти-поживні фактори

Екструзія певно впливає на вітаміни, чутливі до тепла, особливо рівень тіаміну знижується приблизно на 65–75% під час обробки. Але є й позитивний момент, адже цей метод дозволяє позбутися приблизно 95% анти-харчових факторів, присутніх у соєвому борошні, у тому числі інгібіторів трипсину. За даними деяких нещодавніх досліджень, опублікованих на ScienceDirect минулого року, гранульовані корми зберігають приблизно на 15% більше вітамінів, адже температура їхнього виробництва значно нижча. Пікові температури для гранул тримаються в межах 60–80 °C порівняно з набагато більш високими 130–150 °C при екструзії. Проте варто зазначити, що екструзія добре справляється з лектинами та фітатами, які зазвичай зв’язують важливі мінерали, такі як цинк і залізо, роблячи їх недоступними для засвоєння.

Порівняльна засвоюваність: чому екструдовані корми часто підвищують засвоєння поживних речовин

Коли ми говоримо про переробку кормів, цікавий процес відбувається під час екструзії. Поєднання переходу крохмалю в гель і розгортання білків фактично підвищує обмінну енергію в цих кормах на 20–25% порівняно зі звичайними гранулами. Деякі дослідження, проведені в умовах аквакультури, показали, що при виготовленні кормів для креветок методом екструзії також досягаються кращі результати. Коефіцієнт ефективності білка досягає приблизно 2,8 для екструдованих продуктів, тоді як гранули досягають лише 2,3. Це відбувається тому, що модифікація крохмалю створює безліч дрібних пор у структурі корму, що прискорює роботу ферментів під час травлення. Але ось важливий момент: жуйні тварини не отримують однакових переваг, оскільки їхні кишкові мікроорганізми вже еволюційно пристосовані до перетравлювання волокнистих матеріалів.

Специфічні переваги в акvakормах та харчуванні сільськогосподарських тварин

Чому екструдери для кормів домінують у виробництві кормів для риби і креветок

Сучасні екструдери для кормів можуть досягати правильної желатинізації понад 95 відсотків крохмалю, коли готують при дуже високих температурах — приблизно від 140 до 160 градусів Цельсія. Це створює плавучі гранули, які тримаються на поверхні води, що є саме тим, що потрібно рибам і ракоподібним, які харчуються на поверхні. Фермери, що вирощують тилапію та креветок, схочуть цього, бо можуть бачити, як їхні тварини насправді їдять. Справжню перевагу дає можливість контролювати щільність гранул. Більшість екструдованих кормів тримається на плаву приблизно у восьми з десяти випадків протягом шестигодинного періоду, тоді як звичайні гранули тонуть уже за дванадцять хвилин після потрапляння у воду. Щоб не забути про гнучкість формулювання, машини із подвійним гвинтом добре справляються також із жирними інгредієнтами. Деякі виробництва використовують формули з вмістом жиру до вісімнадцяти відсотків, не порушуючи структури гранул — це є абсолютно необхідним для вирощування хижих видів риб, яким потрібно більше енергії на протязі усього циклу зростання.

Використання грануляторів у виробництві кормів для птиці, свиней та жуйних тварин

Гранулювальні машини добре працюють для годівлі тварин на суші, особливо коли йдеться про інгредієнти з високим вмістом клітковини, що містять приблизно 30–40% сирої клітковини. Найкраще вони працюють, коли матеріал має вологість приблизно 12–15%. Нещодавні дослідження 2024 року щодо кормів для худоби показали цікаві результати. Коли курок годували гранулами замість звичайного корму, їхня конверсія корму збільшилася майже на 9%. Для свиней покращення становило приблизно 6% порівняно з традиційними формами корму. Ефективність гранулювання забезпечується температурним діапазоном під час обробки, зазвичай між 60 і 80 градусами Цельсія. Такий рівень тепла зберігає важливі додатки, такі як фітазні ферменти, і водночас зменшує кількість шкідливих бактерій. Тому багато фермерів вважають гранулювання економічно вигідним і практично корисним для тварин, чревні система яких не така складна, як у інших.

Дослідження: екструдований плаваючий корм проти гранульованого тонучого корму у фермерстві тилапії

У дослідженні тривалістю 12 тижнів із залученням тилапії вчені виявили, що використання екструдованого корму насправді суттєво підвищило приріст ваги — приблизно на 23 відсотки, порівняно з остаточною вагою 1450 грамів проти лише 1178 грамів у тих, хто отримував звичайні гранули. Крім того, коефіцієнт перетворення корму знизився майже на 18%, знизившись з 1,7 до 1,4. Цікаво те, що технологія екструзії дозволяє фермерам регулювати пористість гранул для кращого засвоєння поживних речовин. Це має велике значення, тому що в тилапії відносно короткі кишечники, приблизно чотири рази менші за довжиною тіла. І ще одна перевага — якість води помітно покращилася під час цих випробувань. Рівень аміаку був на 27% нижчим за норму, ймовірно, через те, що в цілому витрачалося менше корму. Такий прогрес може суттєво вплинути на аквакультурні операції, де підтримка чистих водних умов завжди є проблемою.

Витрати, обслуговування та вибір технології

Початкові витрати та експлуатаційні витрати: екструдер проти гранулювального преса

Початкова вартість екструдерів для кормів, як правило, знаходиться в межах від 60 до навіть 100 відсотків більше, ніж у гранулювальних пресів. Простий гранулювальний прес може починатися приблизно з двадцяти тисяч, але ті двошнекові екструдери? Вони легко можуть перевищити позначку в сто п'ятдесят тисяч. Проте, якщо подивитися на загальну картину, ці екструдери з плином часу мають сенс для операцій, що здійснюються в масштабах. Витрати на енергію зменшуються приблизно на тридцять-п'ятдесят відсотків на тонну обробленого матеріалу, окрім того, вони можуть впоратися з різноманітними інгредієнтами без особливих проблем. Для підприємств, що мають справу з великими обсягами продукції день за днем, така ефективність часто виправдовується, незважаючи на більш високу початкову вартість.

Вимоги до обслуговування та термін служби компонентів

Пелетні млини, як правило, потребують обслуговування лише 3–5 разів на рік для таких речей, як заміна матриць і регулювання валків, що робить їхнє обслуговування досить простим порівняно з іншим обладнанням. У разі екструдерів операторам потрібно перевіряти стрижні та втулки циліндрів кожного місяця, особливо якщо через систему пропускають абразивні матеріали, такі як риб'яче борошно. Ми бачили з аналізу загальних витрат протягом часу, що компоненти екструдерів зношуються від двох до трьох разів швидше, ніж деталі пелетних млинів, якщо всі інші умови однакові. Така різниця суттєво позначається на довготривалому експлуатаційному періоді для тих, хто регулярно використовує ці машини.

Вибір правильної технології залежно від типу і обсягу кормів

• Екструдери excel для:
  • Аквафіди, що потребують контролю над плавучістю
  • Формули з високим вмістом жиру (>12% вмісту ліпідів)
  • Операції, що перевищують 5 тонн/годину
• Пелетні млини підходять:
  • Корми для птиці та свиней з простими формулами
  • Ферми, що виробляють <2 тонни/добу
  • Підприємства з обмеженим технічним персоналом

Виробники малих обсягів мають перевагу використовувати гранулятори через їхню простоту та нижчу вартість, тоді як інтегровані виробники кормів, що переробляють понад 50 000 тонн/рік, досягають кращого ROI застосовуючи екструдери завдяки їх універсальності та продуктивності.

Розділ запитань та відповідей

Які основні відмінності між кормовими екструдерами та грануляторами?

Екструдери використовують високу температуру та тиск, тоді як гранулятори покладаються на стиснення та помірний нагрів. Екструдери можуть желатинізувати крохмаль і денатурувати білки, роблячи корм більш засвоюваним; гранулятори переважно зосереджені на механічному зв’язуванні без хімічних змін.

Як екструдери сприяють засвоєнню поживних речовин у кормах для аквакультури?

Процес екструзії сприяє утворенню повітряних порожнин і створює пористі гранули, які підвищують засвоєння поживних речовин, забезпечуючи краще проникнення ферментів у водних видів.

Чому екструдовані корми часто більше вподобають у аквакультурі?

Екструдовані корми є популярними, тому що забезпечують контрольовану плавучість, необхідну для риби та ракоподібних, які харчуються на поверхні. Вони також можуть містити вищий вміст жиру, не порушуючи структури гранул.

Який тип технології виробництва кормів підходить для малих виробництв?

Гранулятори є ідеальним вибором для малих виробництв завдяки простоті та нижчим витратам. Вони добре працюють із простими рецептурами, необхідними для птахів та свиней.