寵物飼料擠壓膨化技術的發展方向
2011-12-12 寵物人才網
擠壓膨化技術興起于食品加工行業，20 世紀50年代，美國率先將擠壓技術應用于飼料工業，主要用于加工寵物食品，對動物飼料進行預處理以改進消化性和適口性及生產反芻動物蛋白補充料的尿素飼料。
20 世紀70 年代單螺桿擠壓機被用于植物蛋白的工業化生產，到了80 年代，擠壓技術已成為國外發展速度最快的飼料加工新技術， 它在加工特種動物飼料、水產飼料、早期斷奶仔豬料及飼料資源開發等方面具有傳統加工方法無可比擬的優點。擠壓技術在我國飼料工業中的起步比較晚， 自20 世紀90 年代以來，國內的膨化技術才有了較大的發展。在這些實際生產應用中，擠壓機無論在機械結構還是自動控制方面都有很多創新和發展。由于在產品成型方面，擠壓膨化機比制粒機生產出的產品蓬松，密度小、硬度小，進而使產品具有適口性好，易消化，產品樣式豐富，水質污染和浪費少等優點。而今，擠壓膨化技術已成為寵物飼料加工的核心技術，有著不可替代的地位。由于寵物食品行業有著它固有的經濟實力和科研價值，因此研究寵物食品加工的核心技術及設備有著非常重要的意義。
1 寵物飼料的加工工藝與設備寵物食品加工工藝是飼料生產工藝和食品生產工藝的結合。寵物料的種類有干膨化產品、半濕產品、軟膨化產品、濕罐頭產品和零食(或點心)。其中除了罐頭產品外所有種類的寵物食品均與膨化工藝息息相關。由此可見膨化是寵物食品加工工業中的核心部分。而在寵物食品的加工過程中基本上都是采用擠壓膨化技術。擠壓膨化寵物食品的一般加工工藝為：原料配制→拌粉→預處理→擠壓膨化→冷卻干燥→拋光→油脂、調味劑噴涂→包裝。主要設備組成：多功能攪拌機、螺旋上料機、調質器、膨化機、烤爐、拋光機、噴油機、噴脂機等。寵物飼料的原料主要以肉產品為主， 產品粘性強，不能用單螺桿擠壓機進行經濟的生產。而雙螺桿擠壓機減少了剪切范圍，具有更有效的泵送作用及自擦凈作用， 適用于生產新鮮肉類和含油脂高的飼料。因此，在寵物飼料的實際生產中，多使用雙螺桿擠壓膨化機。寵物飼料加工過程中影響其擠壓膨化效果的因素有以下幾個方面。① 機型的影響：濕法或干法、規格大小、螺桿長度與直徑之比、螺桿結構、螺桿的磨損率、套筒的溝槽形狀、壓模直徑、材料、模孔數量。② 物料特性的影響：密度、淀粉含量、油脂含量、水分、粗纖維含量。③ 調質的影響：喂料量、蒸汽與水分添加量（在何處加水）、蒸汽質量、水的溫度。蒸汽添加量（5%~8%）、水分添加量（6%~12%）。④ 操作使用的影響：螺桿與套筒的搭配、給水的穩定性、配方的更換、套筒的保溫、螺桿的冷卻、后續加工(打碎、冷卻、粉碎、噴涂、烘干)控制方法。
2 國內外寵物飼料擠壓膨化設備的研究現狀目前， 國外知名的擠壓膨化設備生產商主要有：美國Wenger 公司、美國Extra-Tech 公司、英國Anderson公司、德國Amandus Kahl 公司、法國克萊斯勞(Clextral)公司。這些廠家生產的擠壓膨化機已經能夠實現溫度、壓力、轉速的自動調節和數字顯示，并且已經形成一定的產業規模。國內寵物擠壓膨化機生產企業主要有：濟南賽百諾科技開發有限公司、濟南天時信機械設備廠、濟南槐蔭天機械設備廠、濟南大億膨化機械有限公司、北京金地三福膨化機制造有限公司等。這些國內企業生產的寵物飼料擠壓膨化機在性能上有的已接近國際水平。近年來擠壓機設備制造商為了適應飼料工業尤其是寵物飼料加工的發展，對擠壓機進行了一系列研究與創新。
2.1 多色寵物飼料的擠壓膨化設備近幾年，寵物零食和點心成為寵物飼料市場中增速最快的部分，而多色點心頗受市場的歡迎。過去很多商家采用聯合膨化法，這種方法一般需要兩個膨化機， 每個膨化機均加工一種配方的物料，且這些物料通過普通成套模具進行聯合膨化。每種配方的物料從各自的加工流水線出來后，再到另一個膨化機中進行交換。最后通過模具中的特殊裝置，使得兩個單獨配方的物料隨機結合在一起，生產出具有彩色花紋的產品。國外為多色寵物飼料的擠壓膨化設備開發了一種混合模頭。這種混合模頭可以按1： 1 的比例生產雙色產品，也能生產出多種形狀的產品，用一臺膨化機可以加工出由12 個色彩部分構成的產品。加工時通過縮小螺桿尾端直徑將雙螺桿擠壓機兩根相互嚙合的螺桿分開來；這樣，可以將兩種不同顏色的物料噴射到這兩根各自獨立的螺桿內。來自每根螺桿經過均勻布色的熱融物可在最后的模頭內匯合，由一個模孔排出；不同的顏色可并列、可同心，也可混在一起形成不規則的大理石狀，不過這種裝置一次只能生產一種產品。瑞士布勒公司生產的擠壓膨化設備通過使用特定的模具生產出了不同形狀和不同顏色的產品，還可以使一種顏色的產品通過第二種顏色獲得斑紋效果。但是在生產過程中需要注意：在成形切割階段，必須完成對熱融化產品的降壓、成形和切割，因此�？椎男螤钪陵P重要。即使在成形切割過程中，可移動的切割設備實現了對模孔的控制，在此過程中還是蒸發了大量的濕氣，為了防止冷凝和結塊需要添加適當的熱氣和風量。
2.2 夾心寵物飼料的擠壓膨化設備瑞士布勒公司所生產的擠壓膨化設備已經成功地實現了夾心寵物食品的加工。此類產品需要擠壓膨化機將配方中的部分成分熟化，通過泵系統添加無需熟化的填料，膨化后的操作過程（如輸送、儲藏和干燥）通常較復雜。以夾心枕形產品為例，連續膨化成的管狀物料被送入模具，注入填充物，然后在后續的滾筒磨中對填充邊緣進行修整，最后生產出一個個兩端封口的枕頭片形產品�，F如今，國外的模具設計已經達到了很高的水平，充分的利用這些模具后，就可以生產出人們所能想象到的各種各樣的寵物飼料。只要稍微改變擠出筒和相關部件， 就可以生產出形狀各異、尺寸不一及密度不同的寵物飼料。目前國內的技術水平還僅僅局限于生產多種外觀形狀的寵物飼料，而在生產多色飼料和夾心飼料的技術上還有待突破。
2.3 通過電機、傳動設計改善設備性能Almex 公司是第一家在擠壓膨化設備上使用直流電機的公司。直流電機雖然結構復雜維護不便，但可以實現平滑調速，對于速度要求比較嚴格的場合多使用直流電機。使用直流電機，我們就可以精確地調整擠壓膨化機螺桿的轉速，確保了產品的質量。在傳__動設計方面，Almex 的擠壓膨化機既有v 帶式的也有內置傳動式的。美國Extra-Tech 公司生產的擠壓膨化機使用的是內置傳動，采用的是斜齒輪減速器。和常規的具有相同馬力標定的v 帶傳動系統相比，這種減速器可將馬力需求減小多達20 馬力。而且這種內置的傳動系統可以消除那些使v 帶有效運轉的日常維護工作。濟南賽信機械有限公司生產的雙螺桿擠壓膨化機的主驅動、旋切均采用變頻調速，動力強勁、運行平穩、節省能源。雖然我國生產的設備在性能上有一定的提高，但是其生產能力與國外的相比還是有很大的差距。
2.4 膨化機自動控制系統的改進國外在寵物飼料加工方面的膨化自動控制已向著與產品質量結合的方向發展，而我國計算機的引入主要還是解決生產自動化問題，僅注重于生產過程設備運行的監控和單機設備的控制，對于改善產品質量等方面還沒有發揮應有的作用。通信網絡在國外已應用到膨化過程控制，實現系統信息資源共享。雖然國外擠壓膨化機的自動控制水平比國內高，但國內在膨化過程的控制上已有進一步的發展。瑞士布勒公司生產的ECOtwinTM 雙螺桿擠壓系統的特點是優秀的可靠性和易操作性。機械能和密度控制保證始終如一的高產品質量。機械能控制模塊包括一個節流裝置和兩個閥門柱體。關閉閥門柱體將增加節流口之前的原料阻塞長度。這將導致填充率和停留時間的增加，從而增加機械能。通過設定好的機械能，優化產品質地和蒸煮程度。模塊可以并入任意所需的工藝點，實現全生產線的自動化控制。而飼料的密度是在模具頭處，與溫度一起被選擇性的設定。當面團還在擠壓機中時，“密度控制系統”還能夠實現熱面團的蒸汽壓力控制。在不影響蒸煮程度的同時，可以對產品的下沉和浮動特性進行大幅控制。釋放的能量全部返回擠壓機系統，而不會散發到調質階段。國內濟南賽信公司多年來在擠壓膨化機方面的努力取得的技術優勢體現在寵物食品生產線上。操作簡單、易學、精確的參數控制，確保了產品能夠在特定的溫度、壓力、濕度和時間里完成。但是和瑞士布勒公司的機械能和密度控制系統相比，還是有很大的差距。
3 結論自1993 年第一屆國際飼料最高會議提出飼料發展要以動物福利為作業法典，保護環境和節約能源為發展準則，國外的商家們就不斷地開拓創新，獲得了商業利益和品質信譽的雙贏。擠壓膨化機模頭的創新設計， 恰到好處地適應了寵物飼料多樣性的市場需求。直流發電機，穩定的傳動系統，高度的自動化，達到了節約成本、環保節能的目的。未來，國外寵物飼料機械設備制造商將繼續圍繞寵物的日常習慣，生產更富創新力的設備，而且將重點研制提高飼料質量的控制系統。相比而言，我國擠壓膨化機發展緩慢，很多設備關鍵部位的零件還是采用國外進口。生產能力低下，產品單一化，自動化程度低，都是我們亟待解決的問題。因此，寵物飼料加工工藝與設備領域的研究有著廣闊的前景和發展潛力。
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20 世紀70 年代單螺桿擠壓機被用于植物蛋白的工業化生產，到了80 年代，擠壓技術已成為國外發展速度最快的飼料加工新技術， 它在加工特種動物飼料、水產飼料、早期斷奶仔豬料及飼料資源開發等方面具有傳統加工方法無可比擬的優點。擠壓技術在我國飼料工業中的起步比較晚， 自20 世紀90 年代以來，國內的膨化技術才有了較大的發展。在這些實際生產應用中，擠壓機無論在機械結構還是自動控制方面都有很多創新和發展。由于在產品成型方面，擠壓膨化機比制粒機生產出的產品蓬松，密度小、硬度小，進而使產品具有適口性好，易消化，產品樣式豐富，水質污染和浪費少等優點。而今，擠壓膨化技術已成為寵物飼料加工的核心技術，有著不可替代的地位。由于寵物食品行業有著它固有的經濟實力和科研價值，因此研究寵物食品加工的核心技術及設備有著非常重要的意義。
1 寵物飼料的加工工藝與設備寵物食品加工工藝是飼料生產工藝和食品生產工藝的結合。寵物料的種類有干膨化產品、半濕產品、軟膨化產品、濕罐頭產品和零食(或點心)。其中除了罐頭產品外所有種類的寵物食品均與膨化工藝息息相關。由此可見膨化是寵物食品加工工業中的核心部分。而在寵物食品的加工過程中基本上都是采用擠壓膨化技術。擠壓膨化寵物食品的一般加工工藝為：原料配制→拌粉→預處理→擠壓膨化→冷卻干燥→拋光→油脂、調味劑噴涂→包裝。主要設備組成：多功能攪拌機、螺旋上料機、調質器、膨化機、烤爐、拋光機、噴油機、噴脂機等。寵物飼料的原料主要以肉產品為主， 產品粘性強，不能用單螺桿擠壓機進行經濟的生產。而雙螺桿擠壓機減少了剪切范圍，具有更有效的泵送作用及自擦凈作用， 適用于生產新鮮肉類和含油脂高的飼料。因此，在寵物飼料的實際生產中，多使用雙螺桿擠壓膨化機。寵物飼料加工過程中影響其擠壓膨化效果的因素有以下幾個方面。① 機型的影響：濕法或干法、規格大小、螺桿長度與直徑之比、螺桿結構、螺桿的磨損率、套筒的溝槽形狀、壓模直徑、材料、模孔數量。② 物料特性的影響：密度、淀粉含量、油脂含量、水分、粗纖維含量。③ 調質的影響：喂料量、蒸汽與水分添加量（在何處加水）、蒸汽質量、水的溫度。蒸汽添加量（5%~8%）、水分添加量（6%~12%）。④ 操作使用的影響：螺桿與套筒的搭配、給水的穩定性、配方的更換、套筒的保溫、螺桿的冷卻、后續加工(打碎、冷卻、粉碎、噴涂、烘干)控制方法。
2 國內外寵物飼料擠壓膨化設備的研究現狀目前， 國外知名的擠壓膨化設備生產商主要有：美國Wenger 公司、美國Extra-Tech 公司、英國Anderson公司、德國Amandus Kahl 公司、法國克萊斯勞(Clextral)公司。這些廠家生產的擠壓膨化機已經能夠實現溫度、壓力、轉速的自動調節和數字顯示，并且已經形成一定的產業規模。國內寵物擠壓膨化機生產企業主要有：濟南賽百諾科技開發有限公司、濟南天時信機械設備廠、濟南槐蔭天機械設備廠、濟南大億膨化機械有限公司、北京金地三福膨化機制造有限公司等。這些國內企業生產的寵物飼料擠壓膨化機在性能上有的已接近國際水平。近年來擠壓機設備制造商為了適應飼料工業尤其是寵物飼料加工的發展，對擠壓機進行了一系列研究與創新。
2.1 多色寵物飼料的擠壓膨化設備近幾年，寵物零食和點心成為寵物飼料市場中增速最快的部分，而多色點心頗受市場的歡迎。過去很多商家采用聯合膨化法，這種方法一般需要兩個膨化機， 每個膨化機均加工一種配方的物料，且這些物料通過普通成套模具進行聯合膨化。每種配方的物料從各自的加工流水線出來后，再到另一個膨化機中進行交換。最后通過模具中的特殊裝置，使得兩個單獨配方的物料隨機結合在一起，生產出具有彩色花紋的產品。國外為多色寵物飼料的擠壓膨化設備開發了一種混合模頭。這種混合模頭可以按1： 1 的比例生產雙色產品，也能生產出多種形狀的產品，用一臺膨化機可以加工出由12 個色彩部分構成的產品。加工時通過縮小螺桿尾端直徑將雙螺桿擠壓機兩根相互嚙合的螺桿分開來；這樣，可以將兩種不同顏色的物料噴射到這兩根各自獨立的螺桿內。來自每根螺桿經過均勻布色的熱融物可在最后的模頭內匯合，由一個模孔排出；不同的顏色可并列、可同心，也可混在一起形成不規則的大理石狀，不過這種裝置一次只能生產一種產品。瑞士布勒公司生產的擠壓膨化設備通過使用特定的模具生產出了不同形狀和不同顏色的產品，還可以使一種顏色的產品通過第二種顏色獲得斑紋效果。但是在生產過程中需要注意：在成形切割階段，必須完成對熱融化產品的降壓、成形和切割，因此�？椎男螤钪陵P重要。即使在成形切割過程中，可移動的切割設備實現了對模孔的控制，在此過程中還是蒸發了大量的濕氣，為了防止冷凝和結塊需要添加適當的熱氣和風量。
2.2 夾心寵物飼料的擠壓膨化設備瑞士布勒公司所生產的擠壓膨化設備已經成功地實現了夾心寵物食品的加工。此類產品需要擠壓膨化機將配方中的部分成分熟化，通過泵系統添加無需熟化的填料，膨化后的操作過程（如輸送、儲藏和干燥）通常較復雜。以夾心枕形產品為例，連續膨化成的管狀物料被送入模具，注入填充物，然后在后續的滾筒磨中對填充邊緣進行修整，最后生產出一個個兩端封口的枕頭片形產品�，F如今，國外的模具設計已經達到了很高的水平，充分的利用這些模具后，就可以生產出人們所能想象到的各種各樣的寵物飼料。只要稍微改變擠出筒和相關部件， 就可以生產出形狀各異、尺寸不一及密度不同的寵物飼料。目前國內的技術水平還僅僅局限于生產多種外觀形狀的寵物飼料，而在生產多色飼料和夾心飼料的技術上還有待突破。
2.3 通過電機、傳動設計改善設備性能Almex 公司是第一家在擠壓膨化設備上使用直流電機的公司。直流電機雖然結構復雜維護不便，但可以實現平滑調速，對于速度要求比較嚴格的場合多使用直流電機。使用直流電機，我們就可以精確地調整擠壓膨化機螺桿的轉速，確保了產品的質量。在傳__動設計方面，Almex 的擠壓膨化機既有v 帶式的也有內置傳動式的。美國Extra-Tech 公司生產的擠壓膨化機使用的是內置傳動，采用的是斜齒輪減速器。和常規的具有相同馬力標定的v 帶傳動系統相比，這種減速器可將馬力需求減小多達20 馬力。而且這種內置的傳動系統可以消除那些使v 帶有效運轉的日常維護工作。濟南賽信機械有限公司生產的雙螺桿擠壓膨化機的主驅動、旋切均采用變頻調速，動力強勁、運行平穩、節省能源。雖然我國生產的設備在性能上有一定的提高，但是其生產能力與國外的相比還是有很大的差距。
2.4 膨化機自動控制系統的改進國外在寵物飼料加工方面的膨化自動控制已向著與產品質量結合的方向發展，而我國計算機的引入主要還是解決生產自動化問題，僅注重于生產過程設備運行的監控和單機設備的控制，對于改善產品質量等方面還沒有發揮應有的作用。通信網絡在國外已應用到膨化過程控制，實現系統信息資源共享。雖然國外擠壓膨化機的自動控制水平比國內高，但國內在膨化過程的控制上已有進一步的發展。瑞士布勒公司生產的ECOtwinTM 雙螺桿擠壓系統的特點是優秀的可靠性和易操作性。機械能和密度控制保證始終如一的高產品質量。機械能控制模塊包括一個節流裝置和兩個閥門柱體。關閉閥門柱體將增加節流口之前的原料阻塞長度。這將導致填充率和停留時間的增加，從而增加機械能。通過設定好的機械能，優化產品質地和蒸煮程度。模塊可以并入任意所需的工藝點，實現全生產線的自動化控制。而飼料的密度是在模具頭處，與溫度一起被選擇性的設定。當面團還在擠壓機中時，“密度控制系統”還能夠實現熱面團的蒸汽壓力控制。在不影響蒸煮程度的同時，可以對產品的下沉和浮動特性進行大幅控制。釋放的能量全部返回擠壓機系統，而不會散發到調質階段。國內濟南賽信公司多年來在擠壓膨化機方面的努力取得的技術優勢體現在寵物食品生產線上。操作簡單、易學、精確的參數控制，確保了產品能夠在特定的溫度、壓力、濕度和時間里完成。但是和瑞士布勒公司的機械能和密度控制系統相比，還是有很大的差距。
3 結論自1993 年第一屆國際飼料最高會議提出飼料發展要以動物福利為作業法典，保護環境和節約能源為發展準則，國外的商家們就不斷地開拓創新，獲得了商業利益和品質信譽的雙贏。擠壓膨化機模頭的創新設計， 恰到好處地適應了寵物飼料多樣性的市場需求。直流發電機，穩定的傳動系統，高度的自動化，達到了節約成本、環保節能的目的。未來，國外寵物飼料機械設備制造商將繼續圍繞寵物的日常習慣，生產更富創新力的設備，而且將重點研制提高飼料質量的控制系統。相比而言，我國擠壓膨化機發展緩慢，很多設備關鍵部位的零件還是采用國外進口。生產能力低下，產品單一化，自動化程度低，都是我們亟待解決的問題。因此，寵物飼料加工工藝與設備領域的研究有著廣闊的前景和發展潛力。
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文章錄入：希望的田野 責任編輯：耕農