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飼料產品生產技術工藝與其質量的若干問題-1

  作者: 來源: 日期:2004-10-11  
   3. 溶解度和分配系數
  飼料產品的溶解度,表面上看是速溶型并通過飲水方式飼給的添加劑產品的性能。這是固體溶解在液體中的溶解度。廣義地講,溶解度在飼料產品的制造應用及生理條件的溶出和利用都有重要的意義。
  3.1飼料產品加工過程中溶解度對質量的影響
飼料產品中的可溶物質可分為強電解質(鹽、磷酸鹽、金屬鹽、膽堿)、弱電解質(氨基酸、有機酸、維生素、糖類、藥物等)、非電解質(藥物、維生素、石蠟、脂肪等)。這些物質發生溶解的同時,必然會引發許多化學反應,而成為配伍禁忌。促進溶解主要是飼料產品中的水分、加工過程水分增加和溫度提高,其次是脂肪等脂溶性物質和表面活性物質的作用。一個不可忽視的問題是物料表面的溶劑化效應是發生表面化學反應基礎。通過各種物理隔離手段和物理化學保護技術可以減少和避免由于溶解造成的反應損失。另一方面,則要提高如抗氧化劑、防霉劑的溶解度而發揮作用。
  3.2生理環境下的溶解和分配系數
某些飼料成分能否在動物消化道有效的溶出、吸收程度反應該產品的質量。尤其是添加劑類產品要保證在生理環境下的協同作用、同步效應。而控制溶出(控釋和緩釋和增溶)也是提高其利用率的主要手段。對于許多藥物性添加劑應考慮其在消化道中溶出程度與效果的影響。如在胃酸能破壞的藥物,應考慮控釋(腸溶)。而需在腸溶的并且可入血吸收的藥物應采用各種增溶手段(如固體分散)保證其發揮藥效。
    4. 乳化
  飼料中添加的脂肪、脂肪酸鹽、脂溶性藥物、維生素等,須經乳化作用,才能被吸收利用。在飼料產品加工時則應考慮上述脂溶性物質的含量、HLB值和參與乳化的表面活性劑的組成和作用。脂溶性維生素(如VA)制劑中一般都加有人工合成的表面活性劑,不會因乳化不好而影響效果。天然非精煉的脂肪中的磷脂類是表面活性劑,其是脂肪吸收的重要輔助因子。但磷脂類極易氧化酸敗,在精煉油時多被除去。值得注意的是,半精煉的磷脂應用在飼料中,從作用上講,不會影響生理表面活性劑(膽汁、胰液、小腸液)的作用,但通常其過氧化值很高(>0.4%)會引起脂肪的氧化(自由基反應)。故在應用此類產品時,應考慮過氧化值是否合格,并酌情增加抗氧化劑用量。
  脂肪酸鹽的制備和應用也有一些類似問題,脂肪酸鹽中如是鈉鉀鹽是陰離子水包油(O/W)型表面活性劑,而鈣鎂型則是(W/O)油包水型。在生理條件下大多數乳化都是(O/W)水包油型乳化,如此脂肪酸鹽將產生負面效應。脂肪酸鹽是固體形態,便于添加,而且貯存和制備過程受熱與金屬離子影響,會發生嚴重的氧化。應用時應考慮其營養作用和對產品質量的影響。
    5. 粉末的表面化學作用
  在飼料添加劑產品中,粉末性的載體如沸石粉、石粉(碳酸鈣)、膨潤土、谷殼粉、白炭黑等起著吸附分散的作用。由于這些載體的含量占全價配合飼料中所占比例小,容易被忽視。碳酸鹽載體與酸作用,即發生永久性化學吸附,導致酸無效。膨潤土類硅酸鹽對陰離子的選擇性吸附,導致許多添加劑的效果降低;硅膠類載體對弱堿性成分的強烈吸附;活性炭類對芳香族成分的選擇性吸附影響其在消化道的溶出和釋放。
  事實上,容易忽視的還是載體的表面化學催化作用。催化作用主要是催化分解類反應和氧化還原反應。例如沸石類硅酸鹽可以催化酯的分解,可以催化碘離子氧化成碘。淀粉類載體催化亞硒酸鹽的還原。硅酸鋁鹽對類胡蘿卜素(色素)的催化分解。現代的催化化學理論已經能解釋其催化機理,故此在添加劑產品的生產過程應避免載體的催化和半永久性吸附,通過對添加劑品種和載體的選擇及工藝處理來實現合理的物理分散和物理化學吸附分散。
    6. 溫度、濕度和水分活度
  溫度、濕度和水分活度是影響飼料產品的主要因素,通過認為溫度每升高10℃ ,反應速度也可提高幾十倍,在有催化因素存在下,反應速度還要加快。由于飼料體系本身是存在著不合理的配伍和組合,溫度與濕度的作用會更加突出。實驗證明,在30℃ 與濕度恒定(物料水分≥7%,30℃時飽和蒸氣壓)條件下,4%預混料中的維生素(VB1和VA)在一個月內可破壞60%以上。水分是發生化學反應的媒介基礎。飼料產品中水分通常是各組分“干燥失重”的平均值,而不是水分活度,這不能完全反應飼料產品中水分的實際含量與水份的實際影響。CaHPO4?2H2O約含結晶水21%,在4%預混料中,可提供6~7%的含水量,但在干燥失重中并不反應出來。這部分水分一般不能釋出,但是與磷酸二氫鹽、酸、有機酸鹽等共存的混合體系中,化學反應的發生使這些結晶水和反應生成水活躍,表現為物料的流散性變差、潮解、結團。含全結晶水的添加劑如有機酸、糖精鈉,粉碎時顆粒表面的能量增加,分子表面的“水橋”作用,使粉碎的顆粒更易結合成大的顆粒,而發生結團。這些結團影響了分散性,同時物料顆粒表面水分的增加,促進了各種不利于其穩定性的化學反應。所以在常溫下,盡可能減少飼料產品中水分的活度,是保證產品質量的重要因素。
    三、原料組分混合的配伍和工藝設計
   設計飼料產品的工藝時,最重要的是確定物料間配伍的合理性,其次才是分散性和均勻度。飼料是眾多物料不合理配伍共存的復雜體系,預混料常因物料間的不合理配伍而發生質量問題,濃縮料或全價料卻常因添加劑分散不均勻而發生質量質量。為此,筆者認為在工藝設計中應注意如下幾個方面:
  1 氧化劑和還原劑共處一個體系時
  創造混合體系中的還原狀態,主要是考慮氧化劑和催化氧化劑的選擇與配伍、體系水分的控制。典型的有:(1)碘源的選擇:選擇氧化價高、溶解度低的碘酸鈣,且不能與碘化鉀(如加碘鹽)共存;(2)亞硒酸鈉為硒源時,采用吸附型載體(如硅膠),并進行適當保護處理,防止其還原為零價硒,在成本允許情況下可考慮有機硒源。(3)無機鹽中的金屬離子均有催化氧化性,可與氨基酸類產品配伍混合,利用其螯合掩蔽作用,減少其催化性;避免使用高銅和高鋅,或選擇氨基酸螯合物以減少維生素和油脂的催化氧化。
  2 各種維生素混合中的注意事項
  2.1 VB1不能與VB2、VC和VK3共同配伍混合成一個預混組份。VB1既易氧化,又易還原,不能與VB2(氧化劑)和VC(還原劑)共混。VK3是亞硫酸鹽加成物,亞硫酸鹽能使VB2分解。
  2.2 非微囊化的VD3容易發生氧化失效。
  2.3 VE(吸附型)多為乙酸酯,并無抗氧化性。可不考慮混合對象和次序。
  2.4 VA一般是微囊產品而又不怕堿性,又因微囊中加有抗氧化劑,但不宜顆粒太大(>40目)。否則機械破壞性增加,微囊破碎導致氧化失效。
  2.5 VB2與煙酰胺混合可增加其溶解度。如果是核黃素-5`-磷酸鈉形式提供時,要注意設法與鈣離子及過渡元素離子隔離,防止成為不溶物。
  2.6 葉酸怕酸、容易分解,不能與VB2、VB1、VC、煙酸及有機酸預混合。
  2.7 VB12應采用化學吸附型預混劑,不能與VB1 和煙酰胺混合共處,否則易被破壞。
維生素預混料制備的原則是:易發生反應的維生素進行包被保護、選擇滅活的有機載體、易氧化的維生素先與抗氧化劑預混。
  3 非營養性添加劑的添加工藝
  非營養性添加劑能改善飼料品質、提高適口性、調節動物消化生理和預防疾病的發生。但添加方式不當,無法達到預期的效果。
  3.1 酸化劑 無論是硅膠吸附型或粉碎分散型酸化劑都忌直接與堿性物質混合,應加以隔離保護后再預混或在混合后期投料。
  3.2 甜味劑 甜味劑的效果取決于其在飼料中的分散性,故不應直接添加糖精鈉或甜蜜素原料。選擇超細粉碎并用保護劑和分散劑處理的產品,使用時不應與親水性原料(如糖類,乳清粉,膽堿等)預混合,也不應與酸化劑預混合。因在加熱時,酸性條件促進糖精鈉分解。
  3.3 抗氧化劑應與需抗氧化保護的組分先預混。
  3.4 防霉劑宜在混合后期,各組分基本均勻時投入。
  3.5 調味劑(香料)應在預混后期加入或先與高蛋白質類的原料預混,力求達到分配均勻,又不發生化學反應和半永久性吸附,更好地發揮其抗氧化、抗菌和生理調控作用。忌與無機載體如沸石、石粉先預混。
  3.6 藥物、益生素、酶制劑
  使用這類添加劑時,應考慮藥物的穩定性、益生素中微生物的活菌數及耐熱、耐藥性、酶制劑的耐熱性。藥物添加劑不能與益生素、金屬微量元素等共同預混。藥物添加劑應按藥物制劑的要求制備,而不是簡單的原料加載體混合物。這樣的載體除了稀釋也無保證藥效的作用。益生素宜與蛋白性原料預混,或在有脂肪的混合物的混合后期加入,避免直接接觸抗生素、有機酸與防霉劑。酶制劑應按酶的種類和酶活力區別對待,只要不與有機酸或無機酸類、香料類、藥物直接預混,就不易引起質量下降。含有淀粉酶的酶制劑,應預先對酶制劑進行隔離性保護,避免與淀粉類原料直接接觸。而蛋白酶類、非淀粉多糖酶類、纖維素酶類除不與酸類、藥物類及香料科直接接觸混合外,可不考慮混合配伍和順序。
  3.7 變質反應速度和保質期
  飼料工業產品的保質期因產品而異,配合飼料、濃縮料的保質期短,而預混料和添加劑產品的保質期長。當一個產品保質期參數小于2時,這個產品就難以保證質量了。如添加劑預混料,表面干燥、流暢,但內部已經發生的質量變化,飼料產品的變質往往是從原材料生產開始。促進變質反應速度的主要因素是:水分含量、脂質、氧化、金屬微量元素催化。質量控制應控制上述因素的發生。水與脂質既是溶劑,又是水解和氧化的基礎物質,微量金屬元素是水解和氧化反應的催化劑。控制水分除控制原料水分含量,主要是降低水分活度,故應減少化學反應及反應所需的水。控制脂質氧化,應延長自由基反應的潛伏期,故應合理利用各種抗氧化的因素,增加產品的酸度;控制微量金屬元素的催化作用,應采取螯合掩蔽和抗氧化作用相結合。
  3.8 多功能添加劑的運用
  再加工的提法是指如何用添加劑來組合制備添加劑。一個飼料產品的配方已經科學化了,但添加劑部分的組合效應尚不能達到設計者的要求。這就需要合理地利用資源減少負面效應,增加組合效應。例如:
  a. 必需氨基酸與金屬微量元素螯合 為動物機體提供高效的微營養素,減少微量元素的氧化與催化氧化作用,同時也減少小腸微生物對必需氨基酸的分解代謝(最近,學術界已意識到小腸微生物對氨基酸的分解作用對精確測定氨基酸利用率的影響)。
  b. 合理使用酸化劑 可促進動物消化吸收和保健作用,同時可增強配合飼料自身的質量穩定性(抗氧化、防霉)。
  C. 合理使用調味料 可保持飼料加工貯存后產品的適口性,同時提高抗氧化劑、防霉劑、藥物的協同作用。
  4 工藝設計的動物生理要求。
    飼料產品既是一個化工產品也是動物產品,作為食品應滿足動物的生理需求,主要是采食和消化吸收的生理需求。
  4.1 與采食相關的生理要求
    許多動物如魚類除對飼料的粒度大小有要求外還對飼料的物理性有選擇,如硬度、形狀、沉浮性。也對其感官刺激有要求。所以除配方要求的營養性外還要精良做到動物主動采食、提高采食速度和采食量。許多有誘食作用的添加劑的使用在滿足了動物的表現需求的同時,也達到了調節動物條件反射的目的。所以在工藝中盡量保持飼料產品的“色香味”。保持適當的淀粉糊化程度,即可崩解,又有利于淀粉的利用,又保持外觀的完整性。要考慮加工條件和飼料復水后和混合后的采食效果。
  4.2 與消化吸收相關的生理要求。
    盡量使飼料中的成分采食后不使動物產生飽脹感,同時應促進胃分泌和蠕動,促進食物排入腸道。這就需要調節飼料原料粉碎粒度和加工后規格。為保證飼料中某些成分的作用的發揮,如營養吸收、防病藥物,應考慮藥物在胃腸道中是否被分解,是否需要在單位時間內吸收入血,發揮全身性作用等等。
  5 結語
    飼料工業產品應和食品工業、醫藥工業一樣得到全面發展。從重視產品質量出發,開展對其工藝技術的研究和改進,按ISO9000管理體系建立健全的質量評價體系,確保產品質量達到配方設計與工藝設計的要求。只有依靠產品質量,才能使終端客戶的事業得到發展,才能走出低價低質競爭的怪圈,進入良性循環,把我國的飼料工業辦好。
 
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