Die meisten Tierhalter füttern ihre Haustiere mit kommerziellem Tierfutter. Weil das kommerzialisierte Tierfutter die Vorteile einer umfassenden und reichhaltigen Ernährung, einer bequemen Ernährung usw. bietet. Je nach Verarbeitungsmethode und Wassergehalt kann Tiernahrung in trockenes Tierfutter, halbfeuchtes Tierfutter und Tierfutter in Dosen unterteilt werden. Je nach Beschaffenheit kann Tiernahrung in Mischfutter, weiches Nassfutter und Trockenfutter unterteilt werden. Manchmal ist es schwierig, das Essverhalten eines Haustiers zu ändern, selbst wenn das neue Futter, das dem Haustier angeboten wird, ernährungsphysiologisch ausgewogen ist und den Bedürfnissen entspricht.
Trockenfutter für Haustiere enthält im Allgemeinen 10 bis 12 % Wasser. Trockenfutter umfasst auch grobes Pulverfutter, Granulatfutter, grob gemahlenes Futter, extrudierte Pufffutter und gebackene Lebensmittel, wobei extrudiertes Pufffutter das häufigste und beliebteste ist. Trockenfutter für Haustiere besteht hauptsächlich aus Getreide, Getreidenebenprodukten, Sojaprodukten, tierischen Produkten, tierischen Nebenprodukten (einschließlich Milchnebenprodukten), Fett, Vitaminen und Mineralien. Trockenfutter für Katzen wird normalerweise extrudiert. Katzen haben keinen Mörser, daher müssen Katzenfutterpellets so geformt und bemessen sein, dass sie mit den Schneidezähnen geschnitten werden können, anstatt mit den Backenzähnen gemahlen zu werden, und das Extrusionsverfahren ist gut geeignet, um diese besondere Anforderung zu erfüllen (Rokey und Huber, 1994) (Nrc 2006).
Trockenes Pufffutter
01: Das Prinzip der Extrusionsexpansion
Der Puffing-Prozess besteht darin, verschiedene Pulver gemäß der entwickelten Formel zu mischen, dann einer Dampfkonditionierung zu unterziehen und dann nach der Alterung unter hoher Temperatur und hohem Druck zu extrudieren, und dann sinkt die Temperatur und der Druck der Matrize am Ausgang der Extrusionskammer plötzlich, was dazu führt Die Produktpartikel dehnen sich schnell aus. Und vom Cutter in die gewünschte dreidimensionale Form geschnitten.
Der Puffvorgang kann entsprechend der zugesetzten Wassermenge in trockenes Puffen und nasses Puffen unterteilt werden; Nach dem Funktionsprinzip kann es in Extrusions-Puffing und Gas-Heißpress-Puffing unterteilt werden. Beim Extrudieren und Puffen handelt es sich um einen Prozess der Konditionierung und Temperierung von Materialien, der kontinuierlichen Extrusion unter Druck, der plötzlichen Druckreduzierung und der Volumenexpansion.
Derzeit wird das meiste auf dem Markt verkaufte Hundefutter durch Extrusion und Puffen hergestellt. Durch den Extrusions- und Puffprozess kann die Stärke im Futter einen ausreichend hohen Gelatinierungsgrad erreichen, um die Verdaulichkeit der Stärke durch Haustiere zu verbessern (Mercier und Feillit, 1975) (Nrc 2006).
02: Der Prozess des Extrudierens und Puffens
Die Methode eines typischen modernen Extrusionssystems besteht darin, verschiedene Pulver durch Zugabe von Dampf und Wasser vorzubehandeln, um sie zu temperieren und zu temperieren, sodass die Materialien weich werden, die Stärke gelatiniert und auch das Protein denaturiert wird. Im Produktionsprozess von Tiernahrung werden manchmal Fleischbrei, Melasse und andere Substanzen zugesetzt, um die Schmackhaftigkeit zu verbessern.
Konditionierer sind die am häufigsten verwendeten Konditionierungsgeräte für die Pelletfutterproduktion. Die Dampfkonditionierung ist der wichtigste Faktor im Pelletierungsprozess, und die Menge des hinzugefügten Dampfes hängt vom Gehalt an im Futter gebundenem Wasser und der Art des Futters ab. Bei der Konditionierung ist es erforderlich, dass das Material und der Wasserdampf eine ausreichend lange Verweilzeit im Konditionierer haben, damit das Wasser vollständig in das Material eindringen kann. Ist die Zeit zu kurz, kann das Wasser nicht in das Material eindringen, sondern verbleibt nur in Form von freiem Wasser an der Oberfläche. Es ist für den Betrieb nachfolgender Prozesse nicht förderlich.
Die Dampfkonditionierung hat eine Reihe von Vorteilen:
①Reduzieren Sie die Reibung und verlängern Sie die Lebensdauer der Pressfolie. Beim Temperieren kann das Wasser in das Material eindringen und das Wasser kann als Schmiermittel verwendet werden, um die Reibung zwischen dem Material und der Pressfolie zu verringern, wodurch der Verlust der Pressfolie verringert und die Lebensdauer verlängert wird.
② Verbessern Sie die Produktionskapazität. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt während der Extrusion zu niedrig ist, wird die Viskosität zwischen den verschiedenen Materialkomponenten schlecht und auch die Formbarkeit ist schlecht. Durch die Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts kann die Produktionskapazität der Pellets erheblich gesteigert werden, und wenn die Wirkung gut ist, kann die Produktionskapazität um 30 % gesteigert werden.
③ Reduzieren Sie den Stromverbrauch. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt niedrig ist, erhöht sich der Stromverbrauch der nachfolgenden Extrusion und anderer Prozesse, und die Anzahl der Vorgänge kann reduziert werden, wenn nach der Dampfkonditionierung die gleiche Menge an Lebensmitteln produziert wird, wodurch der Stromverbrauch gesenkt wird.
④ Verbessern Sie die Partikelqualität. Die Steuerung der Menge an zugesetztem Wasserdampf je nach Rohstoff während des Temperierens kann die Qualität des Granulats verbessern.
⑤ Verbesserung der Lebensmittelsicherheit. Während des Dampfkonditionierungsprozesses kann der zugesetzte Hochtemperaturdampf verschiedene in verschiedenen Futtermitteln enthaltene pathogene Mikroorganismen abtöten und die Lebensmittelsicherheit verbessern.
Die verschiedenen Pulver werden nach der Konditionierung direkt in die Extrusionskammer des Extruders geleitet und mit zusätzlichem Dampf, Wasser und manchmal grobkörniger Pulveraufschlämmung, Fleischaufschlämmung usw. versetzt. Die Extrusionskammer ist der Kernteil des Extrusionssystems und die meisten Aufgaben des gesamten Systems werden von diesem Teil erledigt. Es enthält Schnecke, Hülse und Düse usw. Diese Komponente bestimmt, ob der Extruder ein Einzel- oder Doppelschneckenextruder ist. Wenn er zwei parallele Wellen hat, ist es ein Doppelschneckenextruder, wenn er nur eine hat, dann ist es ein Einzelschneckenextruder Extruder. Die Hauptfunktion dieses Teils besteht darin, die Zutaten zu mischen und zu kochen, und es kann je nach tatsächlicher Situation mit Wasser oder Gas gefüllt werden. Die Extrusionskammer ist in einen Zuführteil, einen Mischteil und einen Kochteil unterteilt. Der Mischabschnitt ist der Eingang, durch den das gehärtete Pulver in die Extrusionskammer gelangt, und die Dichte des Rohmaterials ist zu diesem Zeitpunkt sehr niedrig; Wenn der Innendruck des Mischabschnitts zunimmt, nimmt auch die Dichte des Rohmaterials allmählich zu und die Temperatur und der Druck im Kochabschnitt steigen stark an. Die Rohstoffstruktur begann sich zu verändern. Die Reibung zwischen dem Pulver und der Fasswand, der Schraube und dem Pulver wird immer größer, und verschiedene Pulver werden unter der kombinierten Wirkung von Reibung, Scherkraft und Erhitzen gekocht und gereift. Die Temperatur im Extrusionsraum kann den größten Teil der Stärke verkleistern und die meisten pathogenen Mikroorganismen inaktivieren.
Einige Tiernahrungshersteller fügen dem Extrusionsprozess derzeit Fleischbrei hinzu, was die Verwendung von frischem Fleisch in Rezepten anstelle von reinem Trockenfleisch ermöglicht. Aufgrund des höheren Feuchtigkeitsgehalts von unbehandeltem Fleisch ist ein erhöhter Anteil an tierischem Material in der Zusammensetzung des Futtermittels möglich. Die Erhöhung des Frischfleischanteils gibt den Menschen zumindest ein Qualitätsgefühl.
Der Extrusionsprozess hat mehrere Vorteile:
①Die beim Extrusionsprozess erzeugte hohe Temperatur und der hohe Druck können effektiv sterilisieren;
② Es kann den Expansionsgrad von Stärke deutlich erhöhen. Es gibt Hinweise darauf, dass der Expansionsgrad der Stärke durch den Extrusionsprozess mehr als 90 % erreichen kann, sodass auch die Verdaulichkeit der Stärke durch Haustiere erheblich verbessert wird.
③ Verschiedene Proteine in Rohstoffen werden denaturiert, um die Proteinverdaulichkeit zu verbessern;
④ Eliminieren Sie verschiedene ernährungshemmende Faktoren in Futtermitteln, wie z. B. Antitrypsin in Sojabohnen.
Am Ausgang des Extruders befindet sich eine Düse, und wenn das extrudierte Rohmaterial durch die Düse läuft, dehnt sich das Volumen aufgrund des plötzlichen Temperatur- und Druckabfalls schnell aus. Durch den Austausch der Stanzlöcher können Tiernahrungshersteller Tiernahrung in vielen Kombinationen von Formen, Größen und Farben herstellen. Diese Fähigkeit zur tatsächlichen Kombination ist im Zuge der Weiterentwicklung des Marktes sehr wichtig, aber hinsichtlich der ernährungsphysiologischen Eignung von Tiernahrung kann sich nicht viel ändern.
Das gepuffte Produkt wird mit einem Rotationsschneider in Granulat einer bestimmten Länge geschnitten. Der Schneider ist mit 1 bis 6 Klingen ausgestattet. Um seine Rotationsgeschwindigkeit anzupassen, wird der Fräser normalerweise nur von einem kleinen Motor angetrieben.
Der Fettgehalt von trocken extrudiertem Tierfutter variiert zwischen 6 % und mehr als 25 %. Beim Extrusionsprozess kann jedoch kein zu hoher Fettgehalt hinzugefügt werden, da die hohe Temperatur und der hohe Druck im Extrusionsprozess ungesättigte Fettsäuren und auch die Extrusion und Lebensmittelformung beeinträchtigen. Daher wird im Allgemeinen die Methode des Aufsprühens von Fett auf die Oberfläche nach dem Puffen verwendet, um den Fettgehalt des Produkts zu erhöhen. Heißes Fett, das auf die Oberfläche von Puffspeisen gesprüht wird, wird leicht absorbiert. Die Menge der Kraftstoffeinspritzung kann durch Anpassen der Produktionsgeschwindigkeit und der Fettzugabegeschwindigkeit angepasst werden, diese Methode ist jedoch anfällig für große Fehler. Kürzlich wurde eine Kontrollmethode entwickelt, mit der die Menge der Fettzugabe angepasst werden kann. Dieses System umfasst ein Geschwindigkeitsregulierungssystem und ein Überdruck-Einspritzölpumpensystem, dessen Fehler innerhalb von 10 % liegt. Beim Sprühen ist es erforderlich, dass der Fettgehalt mehr als 5 % erreicht, da sonst ein gleichmäßiges Sprühen nicht möglich ist. Es ist üblich, Proteinverdauungsmittel und/oder Aromen auf die Oberfläche von Tierfutter zu sprühen, um die Akzeptanz des Futters durch Haustiere zu erhöhen (Corbin, 2000) (Nrc2006).
Nachdem das Extrudieren und Puffen abgeschlossen ist, muss es getrocknet werden, um den Dampf und das Wasser zu entfernen, die während des Extrusionsprozesses injiziert werden. Im Allgemeinen kann die Feuchtigkeit in Lebensmitteln während der Verarbeitung 22 % bis 28 % erreichen, und nach der Verarbeitung muss sie getrocknet werden, damit die Feuchtigkeit 10 % bis 12 % erreicht, um sie an die Haltbarkeit des Produkts anzupassen. Der Trocknungsprozess wird im Allgemeinen durch einen Durchlauftrockner mit separatem Kühler oder eine Kombination aus Trockner und Kühler abgeschlossen. Ohne ordnungsgemäße Trocknung kann extrudiertes Tierfutter verderben und es kommt zu besorgniserregender Mikrobenblüte und Pilzwachstum. Die meisten dieser Mikroorganismen können Katzen und Hunde krank machen. Beispielsweise kann bereits eine kleine Menge an Giftstoffen, die durch Schimmel in einer Tüte Hundefutter entstehen, Hunde beeinträchtigen. Das häufig verwendete Maß für die Menge an freiem Wasser in Tiernahrung ist der Index der Wasseraktivität, der als Gleichgewichtsverhältnis des lokalen Wasserdrucks und Dampfdrucks auf der Oberfläche von Tiernahrung bei gleicher Temperatur definiert ist. Im Allgemeinen können die meisten Bakterien nicht wachsen, wenn die Wasseraktivität unter 0,91 liegt. Wenn die Wasseraktivität unter 0,80 liegt, können die meisten Schimmelpilze ebenfalls nicht wachsen.
Es ist sehr wichtig, den Feuchtigkeitsgehalt des Produkts während des Trocknungsprozesses des Tierfutters zu kontrollieren. Wenn beispielsweise die Luftfeuchtigkeit des Produkts von 25 % auf 10 % getrocknet wird, müssen 200 kg Wasser verdampft werden, um 1000 kg Trockenfutter herzustellen, und wenn die Luftfeuchtigkeit von 25 % auf 12 % getrocknet wird, müssen 1000 kg produziert werden Beim Trocknen von Lebensmitteln müssen nur 173 kg Wasser verdampft werden. Das meiste Tierfutter wird in Kreisfördertrocknern getrocknet.
03: Vorteile von extrudiertem, gepufftem Tierfutter
Zusätzlich zu den Vorteilen einer guten Schmackhaftigkeit bietet gepufftes Tierfutter noch eine Reihe weiterer Vorteile:
①Die hohe Temperatur, der hohe Druck, die hohe Luftfeuchtigkeit und verschiedene mechanische Effekte beim Puffen von Lebensmitteln können den Gelatinierungsgrad der Stärke im Futter erheblich erhöhen, das darin enthaltene Protein denaturieren und gleichzeitig die von verschiedenen Mikroorganismen produzierte Lipase zerstören Machen Sie das Fett stabiler. Es ist vorteilhaft, die Verdaulichkeit von Tieren und die Verwertungsrate von Nahrungsmitteln zu verbessern.
②Die hohe Temperatur und der hohe Druck des Rohmaterials in der Extrusionskammer können eine Vielzahl von im Rohmaterial enthaltenen pathogenen Mikroorganismen abtöten, sodass das Lebensmittel die relevanten hygienischen Anforderungen erfüllen und verschiedene durch die Lebensmittelfütterung verursachte Erkrankungen des Verdauungstrakts verhindern kann.
③Durch Extrudieren und Puffen können körnige Produkte in verschiedenen Formen hergestellt werden, z. B. kann Katzenfutter in Fischform und Hundefutter in Form kleiner Knochen hergestellt werden, was die Fresslust von Haustieren steigern kann.
④ Die Verdaulichkeit von Futter kann durch Puffen verbessert werden und die Schmackhaftigkeit und das Aroma von Futter können verbessert werden, was besonders wichtig für junge Hunde und Katzen ist, deren Verdauungsorgane noch nicht entwickelt sind.
⑤Der Wassergehalt von trocken extrudiertem Pelletfutter beträgt nur 10–12 % und kann lange gelagert werden, ohne dass Schimmel entsteht.
04: Die Auswirkung der Extrusion auf die Verdaulichkeit von Nährstoffen
Der Extrusionsprozess von Tiernahrung hat einen erheblichen Einfluss auf die Verdaulichkeit verschiedener Nährstoffe, insbesondere Stärke, Protein, Fett und Vitamine.
Stärke gelatiniert unter der kombinierten Wirkung von hoher Temperatur, hohem Druck und Feuchtigkeit während des Temperierens und Extrudierens. Der spezifische Prozess besteht darin, dass die Stärke in der Pulvermischung beginnt, Wasser zu absorbieren und sich durch die Dampfkonditionierung aufzulösen, wodurch die ursprüngliche Kristallstruktur verloren geht. Während des Extrusionsprozesses wird mit der weiteren Erhöhung von Feuchtigkeit, Temperatur und Druck die Quellwirkung der Stärke weiter verstärkt, und bis zu einem gewissen Grad beginnen die Stärkekörnchen zu platzen, und zu diesem Zeitpunkt beginnt die Stärke zu gelatinieren. Wenn das extrudierte Material aus der Matrize extrudiert wird, platzen die Stärkekörnchen stark, da der Druck plötzlich auf Atmosphärendruck abfällt, und der Gelatinierungsgrad steigt ebenfalls stark an. Die Temperatur und der Druck im Extrusionsprozess wirken sich direkt auf den Gelatinierungsgrad der Stärke aus. Mercier et al. (1975) fanden heraus, dass bei einem Wassergehalt von 25 % die optimale Expansionstemperatur von Maisstärke 170–200 °C betrug. Innerhalb dieses Bereichs könnte die In-vitro-Verdaulichkeit von Stärke nach der Gelatinierung 80 % erreichen. Im Vergleich zur Verdaulichkeit vor der Expansion (18 %) ist sie um 18 % deutlich gestiegen. Chiang et al. (1977) fanden heraus, dass der Grad der Stärkegelatinierung mit steigender Temperatur im Bereich von 65–110 °C zunahm, der Grad der Stärkegelatinierung jedoch mit zunehmender Zufuhrgeschwindigkeit abnahm.
Der Prozess der Dampfkonditionierung und -extrusion hat auch einen erheblichen Einfluss auf die Verdaulichkeit von Proteinen, und der allgemeine Trend geht dahin, das Protein in eine Richtung zu verändern, die für die Verdauung der Tiere von Vorteil ist. Unter der Einwirkung von Dampfkonditionierung und mechanischem Druck wird das Protein zu Granulat denaturiert und die Wasserlöslichkeit verringert. Je höher der Proteingehalt, desto stärker nimmt die Wasserlöslichkeit ab.
Die Gelatinierung von Stärke hat auch einen erheblichen Einfluss auf die Wasserlöslichkeit von Proteinen. Die gelatinierte Stärke bildet eine umhüllende Membranstruktur um das Protein, was zu einer Verringerung der Wasserlöslichkeit des Proteins führt.
Nach der Expansion des Proteins verändert sich auch seine Struktur und seine Quartärstruktur wird zu einer Tertiär- oder sogar Sekundärstruktur abgebaut, was die Hydrolysezeit des Proteins während der Verdauung erheblich verkürzt. Allerdings reagiert Glutaminsäure oder Asparaginsäure im Protein mit Lysin, was die Verwertungsrate von Lysin verringert. Die Maillard-Reaktion zwischen der ε-Aminogruppe von Aminosäuren und Zuckern bei höheren Temperaturen verringert auch die Verdaulichkeit von Proteinen. Anti-Ernährungsfaktoren in Rohstoffen wie Antitrypsin werden beim Erhitzen ebenfalls zerstört, was die Verdaulichkeit von Proteinen durch Tiere unter einem anderen Aspekt verbessert.
Während des gesamten Produktionsprozesses bleibt der Proteingehalt im Lebensmittel grundsätzlich unverändert und die Wirksamkeit der Aminosäuren ändert sich nicht wesentlich.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 02.03.2023