CN113208007A - 一种制备反刍动物饲料的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

一种制备反刍动物饲料的方法及设备，属于反刍动物饲料加工技术领域。该方法包括以下步骤：将大豆粕和葡萄糖按一定比例混合均匀，将得到的混合物进行挤压膨化处理，挤出物经过烘干、粉碎、过筛，最终得到反刍动物饲料蛋白粉。该设备电动推杆设有固定板，固定板远离电动推杆的一侧设有两端敞口设置桶体，且桶体的一端与安装架内壁接触，桶体的内部设有螺旋挤压杆；由于对非酶褐变蛋白质的摄入，反刍动物瘤胃内产氨率降低，进而提高蛋白质利用率，大大节约了生产饲料的成本。本发明与传统制备非酶褐变蛋白类饲料方法相比，采用挤压膨化技术缩短了反应时间，且反应过程中所需水分较少，为后期干燥过程缩短时间，减少能耗，生产效率显著提高。

Description

一种制备反刍动物饲料的方法及设备
技术领域：
本发明涉及一种制备反刍动物饲料的方法及设备，属于反刍动物饲料加工技术领域。
背景技术：
反刍动物是指进食经过一段时间以后将在胃中半消化的食物返回嘴里再次咀嚼的动物。反刍动物有特殊的消化道结构及消化生理，和单胃动物主要差别的是瘤胃。瘤胃没有消化腺，是一个活体厌氧发酵罐，将饲料中的蛋白和能量转化为微生物蛋白和挥发性脂肪酸。在反刍动物瘤胃中，一方面大量的饲料蛋白被降解产生氨，另一方面众多微生物可利用氨作为氮源合成自身的蛋白质。而在大多数情况下，氨的产生远远超过微生物的利用，过量的氨被动物吸收，在体内转化为尿素。一部分尿素可随唾液重新进入瘤胃，但大部分却随尿液排出体外。通常情况下，大约25-30％左右的饲料蛋白因此而浪费。
大豆粕是一种质量稳定、营养均衡、可持续性生产的植物蛋白原料，粗蛋白质含量高达30～50％，是动物饲料主要的蛋白质来源之一，广泛应用于制作牲畜与家禽饲料中。目前，国内外多采用湿热法制备非酶褐变蛋白类饲料，耗费能量大，时间长，过程中蛋白质消化率受到影响，并且由于蛋白质发生不可逆的变性，有些物质活性丧失，产品部分功能会受到一定程度限制。
挤压膨化是通过水分、热能、机械剪切和压力等综合作用对食品进行膨化的一种技术，是高温、高压的短时加工过程。挤压膨化技术作为国内外发展速度最快的饲料加工新技术，在高效饲料生产中大放异彩。连续挤压工艺的核心设备是挤压机，目前采用的单螺杆挤压机对物料粒度、水分要求、组分要求严格，使用时容易产生物料倒流、螺杆易磨损等问题。
发明内容：
为解决上述背景技术中提及的问题，本发明的目的在于提供一种制备反刍动物饲料的方法及设备。
所述方法包括以下步骤：
S1、将脱脂豆粉粉碎清理，进入待混合料仓；
S2、加入葡萄糖，混合5-10min，得到混合物料；
S3、将所述混合物进行挤压膨化处理；
S4、将挤出物放入烘箱烘干；
S5、将烘干后的挤出物粉碎并过筛。
所述设备包括：安装架1，其特征在于：所述安装架1的内壁上对称设置有两组电动推杆2，电动推杆2的输入端与外部开关组的输出端电连接，所述电动推杆2的固定端设有固定板3，所述固定板3远离电动推杆2的一侧设有两端敞口设置桶体4，且桶体 4的一端与安装架1内壁接触，所述桶体4的内部设有螺旋挤压杆41；
两个桶体4互相靠近的一侧开设有互相连通的条形孔，所述桶体4的上下两侧均滑动设置有调节条形孔大小的弧形调节板6，且两块弧形调节板6转动连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明制备反刍动物饲料，由于对非酶褐变蛋白质的摄入，反刍动物瘤胃内产氨率降低，进而提高蛋白质利用率，大大节约了生产饲料的成本。利用挤压膨化的方法制备，缩短了反应时间，且反应过程中所需水分量较少，为后期干燥过程提高效率，减少能量的耗费，节约人力和物力。
2、双螺杆挤压设备，电动推杆可以通过固定板推动桶体、导向板移动，桶体可以带动螺旋挤压杆移动，从而对两根螺旋挤压杆之间的距离进行调节，便于对剪切力进行调节，控制剪切程度可以较好的进行美拉德反应。
3、双螺杆挤压设备使用时，当两个桶体之间距离发生变化时，桶体之间重合部位尺寸改变，且双轴电机带动齿轮转动，齿轮带动弧形调节板移动，弧形调节板对条形孔的尺寸进行调节，从而使两个桶体之间的距离可以调节。
4、制备过程中物料在本双螺杆挤压设备内停留的时间长，对物料挤压内腔的大小以及两根螺杆之间的距离进行调节，从而对螺杆的剪切力进行调节；可以加工的物料范围广，水分为9～80％，油脂可超过20％，各操作参数可独立。在剪切条件下，化学反应要比一般条件下快得多，同时双螺杆挤压在工作时有化学反应所需的(温度、水分、pH、底物浓度、停留时间)条件，因此，双螺杆挤压设备可作为生化反应器来使用。
5、操作参数的改变对物料在双螺杆挤压设备内发生的美拉德反应有一定影响，美拉德反应程度与物料水分含量极显著负相关(R＝-0.972)，物料水分越多，美拉德反应程度越小；与温度呈显著正相关(R＝0.917)，温度越高，美拉德反应程度越大。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明制备方法的流程图；
图2为双螺杆挤压设备结构示意图；
图3为图2的左视结构示意图；
图4为图2的剖视结构示意图。
图中：1安装架、2电动推杆、3固定板、4桶体、41螺旋挤压杆、42第一轴承、 43伺服电机、44电机座、5导向板、6弧形调节板、61齿槽、7固定座、71双轴电机、72齿轮、8轴承座、81第二轴承。
具体实施方式：
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
具体实施方式一：
S1、将脱脂豆粉粉碎清理，进入待混合料仓；
S2、加入葡萄糖，混合5-10min，得到混合物料；
S3、将所述混合物进行挤压膨化处理；
S4、将挤出物放入烘箱烘干；
S5、将烘干后的挤出物粉碎并过筛。
进一步的，步骤S2中加入葡萄糖的比例为1％-5％。
进一步的，步骤S3中挤压处理使用的挤压机为双螺杆挤压设备。
进一步的，步骤S3中挤压机中间区域滚筒温度为110-150℃，螺杆转数为 200-500rpm，物料水分含量为10-40％。
进一步的，步骤S3中用ph＝6.0～6.8的磷酸缓冲溶液调节物料。
进一步的，步骤S4中在40-50℃条件下烘干挤出物。
进一步的，步骤S5中挤出物过筛目数为80-150目。
实施例1
称取大豆粕80kg送入待混合料仓，加入1.6kg葡萄糖,混合5-10分钟；将混合好的物料装入双螺杆挤压设备的固体喂料器中，双螺杆挤压设备机筒温度设置为130℃，螺杆转速为350rpm，物料含水量为25％，加入液体喂料器为ph＝6.5的磷酸盐缓冲溶液；在此条件下得到的挤出物放入45℃烘箱中烘干12h，将烘干后的挤出物粉碎处理，然后过筛，过筛目数为100目即可得到反刍动物饲料蛋白。
实施例2
称取大豆粕80kg送入待混合料仓，加入2.4kg葡萄糖,混合5-10分钟；将混合好的物料装入双螺杆挤压设备固体喂料器中，双螺杆挤压设备机筒温度设置为150℃，螺杆转速为350rpm，物料含水量为25％，加入液体喂料器为ph＝6.5的磷酸盐缓冲溶液；在此条件下得到的挤出物放入45℃烘箱中烘干12h，将烘干后的挤出物粉碎处理，然后过筛，过筛目数为100目即可得到反刍动物饲料蛋白。
实施例3
称取大豆粕80kg送入待混合料仓，加入3.2kg葡萄糖,混合5-10分钟；将混合好的物料装入双螺杆挤压设备固体喂料器中，双螺杆挤压设备机筒温度设置为130℃，螺杆转速为350rpm，物料含水量为20％，加入液体喂料器为ph＝6.5的磷酸盐缓冲溶液；在此条件下得到的挤出物放入45℃烘箱中烘干12h，将烘干后的挤出物粉碎处理，然后过筛，过筛目数为100目即可得到反刍动物饲料蛋白。
对比实施例1
称取大豆粕40kg装入双螺杆挤压设备固体喂料器中，双螺杆挤压设备机筒温度设置为130℃，螺杆转速为350rpm，物料含水量为25％；在此条件下得到的挤出物放入45 ℃烘箱中烘干12h，将烘干后的挤出物粉碎处理，然后过筛，过筛目数为100目即可得到反刍动物饲料蛋白。
对比试验
选取来源相同，胎次、体重、日产奶量相近的健康荷斯坦奶牛30头，随机分为3 组，每组10头，试验奶牛基本状况见表1。
表1试验奶牛基本状况
Figure BDA0003055024140000051
试验组1每头每日添加实施例1的过瘤胃蛋白粉1kg，试验组2每头每日添加对比实施例1的过瘤胃蛋白粉1kg，对照组每头每日添加豆粕1kg，其他日粮喂量及组成相同。试验奶牛单槽饲养，过瘤胃蛋白粉分早晚两次混于精料中，任其自由采食。试验奶牛早中晚3次饲喂，3次挤奶。试验期间测定其产奶量，试验前后及每个月测定一次乳脂肪和乳蛋白等指标，试验期60天。试验奶牛产奶量及乳成分检测结果见表2。
Figure BDA0003055024140000061
表2试验奶牛产奶量及乳成分检测结果
结果分析：从表2可以看出，使用本发明所述方法生产的过瘤胃蛋白粉可有效提升产奶量，提高乳脂率，改善乳蛋白含量。在生产过程中添加葡萄糖生产的过瘤胃蛋白粉比不添加生产的过瘤胃蛋白粉对产奶量提升更有效，对乳脂肪和乳蛋白亦有提高趋势，但差异不明显。本发明极大提升生产效能，同时促使奶产品营养更丰富。
具体实施方式二：
请参阅图2-4，本双螺杆挤压设备，包括安装架1，安装架1的内壁上对称设置有两组电动推杆2，电动推杆2的输入端与外部开关组的输出端电连接，电动推杆2 的固定端设有固定板3，固定板3远离电动推杆2的一侧设有两端敞口设置桶体4，且桶体4的一端与安装架1内壁接触，桶体4的内部设有螺旋挤压杆41；
安装架1与螺旋挤压杆41对应的侧面开设有滑孔，螺旋挤压杆41位于滑孔内部的侧面滑动设置有第一轴承42，且螺旋挤压杆41贯穿滑孔的一端设有伺服电机43，伺服电机43的输出轴安装在螺旋挤压杆41内部，桶体4靠近伺服电机43一端的侧面设有固定伺服电机43的电机座44，伺服电机43的输入端与外部开关组的输出端电连接。
两个桶体4互相靠近的一侧开设有互相连通的条形孔，桶体4的上下两侧均滑动设置有调节条形孔大小的弧形调节板6，且两块弧形调节板6转动连接，电动推杆 2可以通过固定板3推动桶体4、导向板5移动，桶体4可以带动螺旋挤压杆41移动，从而对两根螺旋挤压杆41之间的距离进行调节，便于对剪切力进行调节，方便不同物料的加工使用。
桶体4下侧的弧形调节板6两端均与桶体4平齐，桶体4上侧的弧形调节板6 的长度小于桶体4的长度，且桶体4上侧的弧形调节板6靠近桶体4出料口的一端与桶体4平齐，使上侧的弧形调节板6不会对条形孔进行封堵，使物料可以通过条形孔未被封堵的部分送入到桶体4内部，便于物料的挤压操作。
固定板3的上下两端均设有限制弧形调节板6移动的导向板5，导向板5上设有驱动弧形调节板6移动的驱动件，驱动件包括双轴电机71，双轴电机71的壳体通过固定座7固定在导向板5上，弧形调节板6的外周侧开设有均匀分布的齿槽61，双轴电机71与齿槽61对应的输出轴侧面设有与齿槽61啮合的齿轮72，双轴电机71 的输入端与外部开关组的输出端电连接，当两个桶体4之间距离发生变化时，桶体4 之间重合部位尺寸改变，且双轴电机71带动齿轮72转动，齿轮72带动弧形调节板 6移动，弧形调节板6对条形孔的尺寸进行调节，从而使两个桶体4之间的距离可以调节。
双轴电机71的输出轴两端均设有第二轴承81，导向板5上设有安装第二轴承 81的轴承座8，可以提高双轴电机71的稳定性。
外部开关组上设有与电动推杆2、伺服电机43和双轴电机71对应的控制按钮，且电动推杆2、伺服电机43和双轴电机71均为现有技术中常用的电器元件。
双螺杆挤压设备上还设有水分检测仪器以及加热器，水分检测仪器用于检测放入到设备内物料的水分，加热器用于对设备进行加热。
整个程度可控的双螺杆挤压设备，可以对物料挤压内腔的大小以及两根螺杆之间的距离进行调节，同时保持螺杆一直贴着内壁，两个螺杆与筒体之间没有间隙，从而对螺杆的剪切力进行调节，能够满足不同物料的生产需求，使用范围广，操作简单，使用方便。
在使用时：
通过外部开关组控制伺服电机43工作，伺服电机43带动螺旋挤压杆41转动，然后将物料通过条形孔未被封堵的部分送入到桶体4内部，螺旋挤压杆41对物料进行剪切挤压；
当需要对两根螺旋挤压杆41之间的距离进行调节时，通过外部开关组控制电动推杆2和双轴电机71同时工作；
电动推杆2通过固定板3推动桶体4和导向板5移，桶体4通过电机座44带动伺服电机43移动，伺服电机43和桶体4带动螺旋挤压杆41移动，从而使两个螺旋挤压杆41之间的距离改变；
同时，双轴电机71带动齿轮72转动，齿轮72带动弧形调节板6移动，并保持桶体4移动的过程中，弧形调节板6沿桶体4外壁转动，从而完成桶体4以及螺旋挤压杆41的调节。
显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种制备反刍动物饲料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将脱脂豆粉粉碎清理，进入待混合料仓；
S2、加入葡萄糖，混合5-10min，得到混合物料；
S3、将所述混合物进行挤压膨化处理；
S4、将挤出物放入烘箱烘干；
S5、将烘干后的挤出物粉碎并过筛。
2.据权利要求1所述一种制备反刍动物饲料的方法，其特征在于，所述步骤S2中加入葡萄糖的比例为1％-5％。
3.根据权利要求1所述一种制备反刍动物饲料的方法，其特征在于，所述步骤S3中挤压处理使用的挤压机为双螺杆挤压设备。
4.根据权利要求1所述一种制备反刍动物饲料的方法，其特征在于，所述步骤S3中挤压机中间区域滚筒温度为110-150℃，螺杆转数为200-500rpm，物料水分含量为10-40％。
5.根据权利要求1所述一种制备反刍动物饲料的方法，其特征在于，所述步骤S3中用ph＝6.0～6.8的磷酸缓冲溶液调节物料。
6.根据权利要求1所述一种制备反刍动物饲料的方法，其特征在于，所述步骤S4中在40-50℃条件下烘干挤出物。
7.根据权利要求1所述一种制备反刍动物饲料的方法，其特征在于，所述步骤S5中挤出物过筛目数为80-150目。
8.根据权利要求3所述一种制备反刍动物饲料用的双螺杆挤压设备，包括安装架(1)，其特征在于：所述安装架(1)的内壁上对称设置有两组电动推杆(2)，电动推杆(2)的输入端与外部开关组的输出端电连接，所述电动推杆(2)的固定端设有固定板(3)，所述固定板(3)远离电动推杆(2)的一侧设有两端敞口设置桶体(4)，且桶体(4)的一端与安装架(1)内壁接触，所述桶体(4)的内部设有螺旋挤压杆(41)；
两个桶体(4)互相靠近的一侧开设有互相连通的条形孔，所述桶体(4)的上下两侧均滑动设置有调节条形孔大小的弧形调节板(6)，且两块弧形调节板(6)转动连接。
9.根据权利要求8所述的双螺杆挤压设备，其特征在于：所述固定板(3)的上下两端均设有限制弧形调节板(6)移动的导向板(5)，所述导向板(5)上设有驱动弧形调节板(6)移动的驱动件，所述驱动件包括双轴电机(71)，所述双轴电机(71)的壳体通过固定座(7)固定在导向板(5)上，所述弧形调节板(6)的外周侧开设有均匀分布的齿槽(61)，所述双轴电机(71)与齿槽(61)对应的输出轴侧面设有与齿槽(61)啮合的齿轮(72)，双轴电机(71)的输入端与外部开关组的输出端电连接，所述双轴电机(71)的输出轴两端均设有第二轴承(81)，所述导向板(5)上设有安装第二轴承(81)的轴承座(8)。
10.根据权利要求8所述的剪切程度可控的双螺杆挤压设备，其特征在于：所述安装架(1)与螺旋挤压杆(41)对应的侧面开设有滑孔，螺旋挤压杆(41)位于滑孔内部的侧面滑动设置有第一轴承(42)，且螺旋挤压杆(41)贯穿滑孔的一端设有伺服电机(43)，所述伺服电机(43)的输出轴安装在螺旋挤压杆(41)内部，所述桶体(4)靠近伺服电机(43)一端的侧面设有固定伺服电机(43)的电机座(44)，伺服电机(43)的输入端与外部开关组的输出端电连接。
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