СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕЛКОВО-ВИТАМИННЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ДЛЯ ПОРОСЯТ
METHOD FOR PRODUCTION OF PROTEIN-AND-VITAMIN CONCENTRATES FOR PIGLETS

Изобретение относится к комбикормовой промышленности, в частности к способам производства белково-витаминных концентратов, и может быть использовано для производства белково-витаминных концентратов для поросят.
Известен способ получения белкового корма [патент РФ №2062036, А23K 1/10, Вишняков С.И., Левантовский С.А., Рыжкова Г.Ф., Чалабянц С.А., №92009160/15. Заявл. 30.11.1992, опубл. 20.06.1996], заключающийся в том, что смешивают кормовые компоненты с пылевидными отходами кожевенного производства и гранулируют смесь. В качестве связующего вещества используют белковую муку, полученную из кожевенных отходов, в количестве 14,5-15,5% от общей массы смеси.
Недостатками известного способа являются низкая биологическая ценность получаемого продукта и несбалансированность его состава, наличие токсинов в белково-витаминных концентратах, низкая перевариваемость продукции, низкая продуктивность сельскохозяйственных животных, большой расход концентратов на единицу продукции, а также невысокое качество готового продукта вследствие использования целых зерен зерновых и масличных культур.
Техническая задача изобретения - разработка способа производства белково-витаминных концентратов для поросят, позволяющего повысить качество продукта за счет соблюдения рациональных параметров процесса экспандирования (температуры и давления перед кольцевым зазором, частоты вращения шнека экспандера и др.), сбалансированность по пищевой и биологической ценности, улучшить перевариваемость продукции, повысить рентабельность производства, повысить продуктивность сельскохозяйственных животных, сократить количество концентратов на единицу продукции, расширить ассортимент выпускаемых белково-витаминных концентратов при использовании недорогого и широко распространенного сырья и отходов пищевых производств.
Для решения технической задачи изобретения предложен способ производства белково-витаминных концентратов для поросят, характеризующийся тем, что измельченные до размера частиц 0,7…1,0 мм зерна гороха, ячменя, отрубей пшеничных, рапсового жмыха, подсолнечного жмыха тщательно смешивают с рыбной мукой, костной мукой, дрожжами, сухой молочной сывороткой, премиксом, мелом, солью, увлажняют до 15…16%, затем подготовленную смесь обрабатывают на одношнековом экспандере при температуре продукта перед матрицей 115…125°С и давлении в предматричной зоне экпандера 6…7 МПа при следующем содержании, г на кг:
горох 160,0
ячмень 60,0
отруби пшеничные 40,0
рапсовый жмых 150,0
подсолнечный жмых 210,0
рыбная мука 40,0
костная мука 100,0
дрожжи 100,0
сухая молочная сыворотка 60,0
премикс 10
мел 40,0
соль 30,0
Технический результат изобретения заключается в повышении качества белково-витаминных концентратов за счет соблюдения рациональных параметров процесса (температуры и давления перед кольцевым зазором, частоты вращения шнека экспандера и др.), сбалансированности по пищевой и биологической ценности, улучшении перевариваемости продукции, повышении рентабельности производства, повышении продуктивности сельскохозяйственных животных, сокращении количества концентратов на единицу продукции.
Способ производства белково-витаминных концентратов для поросят осуществляют следующим образом.
Исходное сырье горох, ячмень, рапсовый жмых, подсолнечный жмых измельчают в дробилке и отсеивают через сито №2 с целью выравнивания гранулометрического состава от 0,7 до 1,0 мм, тщательно в смесителе смешивают с рыбной мукой, костной мукой, дрожжами, сухой молочной сывороткой, мелом, солью, увлажняют до 15…16%, затем подготовленную смесь обрабатывают на одношнековом экспандере при температуре продукта перед матрицей 115…125°С и давлении в предматричной зоне экпандера 6…7 МПа.
При выборе рецептурного состава зерновой и зернобобовой смеси учитывали необходимость максимального обогащения белково-витаминных концентратов, содержащих в основном протеин, белковые компоненты для достижения их физиологической дозы, микроэлементы, витамины. Поэтому наряду с развитой структурой белково-витаминных концентратов необходимо стремиться к получению продуктов, сбалансированных по энергетической и биологической ценности.
Большинство производимых в настоящее время белково-витаминных концентратов не сбалансированы по аминокислотному, минеральному и витаминному составу, поскольку их основу чаще всего составляет один компонент (пшеница, овес, рис, кукуруза и т.д.). Поэтому для повышения их биологической ценности и сбалансированности по аминокислотному составу необходимо научное обоснование выбора новых поликомпонентных смесей с повышенным содержанием протеина.
Перерабатываемая смесь зерновых и зернобобовых продуктов через загрузочный патрубок поступает в рабочую камеру экспандера, где перемещается шнеком к кольцевому зазору. По мере продвижения продукт в зоне смешения частично перемешивается, в зоне сжатия происходит скачкообразное увеличение давления и уплотнение продукта вследствие резкого уменьшения размеров винтового канала шнеков. В зоне пластификации осуществляется превращение гранул продукта в расплав за счет трения между частицами продукта и витками шнека. Затем происходит дальнейшее сжатие продукта. Далее в зоне гомогенизации происходит превращение размягченных гранул в однородный расплав за счет возрастания давления. Давление расплава продукта в зоне дозирования достигает необходимого значения, обеспечивается окончательное расплавление мелких включений и образуется расплав, однородный по структуре и температуре. Это позволяет для нормальной работы экспандера иметь заданную, однородную по сечению температуру расплава продукта.
В зоне стабилизации происходит выравнивание давления и температурных полей расплава продукта. Затем он попадает в предматричную зону и продавливается через выходное отверстие между дорном и матрицей.
После выхода продукта из кольцевого зазора матрицы в результате резкого перепада температуры и давления происходит мгновенное испарение влаги, аккумулированная продуктом энергия высвобождается с большой скоростью, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объема смеси (вспучиванию), который выходит из матрицы в виде жгута. При этом в результате «взрыва» продукта (или «декомпрессионного шока») происходят глубокие преобразования его структуры: разрыв клеточных стенок, деструкция, гидролиз [Остриков А.Н. Экструзия в пищевой технологии / А.Н.Остриков, О.В.Абрамов, А.С.Рудометкин. - СПб.: ГИОРД. - 2004. - 288 с.].
Необходимость увлажнения смеси (до 15…16%) обусловлена следующими соображениями. Доказано, что расширение продукта на выходе из отверстий матрицы непосредственно является следствием физических свойств воды [Остриков А.Н. Экструзия в пищевой технологии / А.Н.Остриков, О.В.Абрамов, А.С.Рудометкин. - СПб.: ГИОРД. - 2004. - 288 с.]. При таких термических условиях (изменение температуры в экструдере может быть в пределах от 130 до 200°С) и под очень большим давлением вода существует только в жидком состоянии. Когда пластифицированный материал выходит из матрицы и достигает атмосферного давления, вода из состояния перегретой жидкости мгновенно превращается в пар, выделяя значительное количество энергии. Под действием давления пара в продукте образуются поры, а оставшиеся целыми крахмальные зерна разрываются. Если влаги в смеси было менее 15%, например 14%, то ее оказывалось недостаточно и продукт на выходе из экспандера не вспучивался. И, наоборот, если влаги в продукте было более 16%, например 19%, это также приводило к снижению степени вспучивания, так как при этом формируется более плотная структура продукта с грубой консистенцией. Причина этих изменений заключается в том, что при увеличении влажности повышается пластичность массы, а это обуславливает снижение механических напряжений в экспандате. Следовательно, количество теплоты, выделяемой в результате работы сил вязкого трения, оказывалось недостаточно для получения вспученной структуры.
Экспандер должен работать при давлении продукта в предматричной зоне, не превышающем оптимального значения. Это необходимо, так как величина давления однозначно определяет температуру обработки продукта, от которой в свою очередь зависит качество готового изделия. Установлено [Остриков А.Н. Экструзия в пищевой технологии / А.Н.Остриков, О.В.Абрамов, А.С.Рудометкин. - СПб.: ГИОРД. - 2004. - 288 с.], что основные компоненты (углеводы, белки, жиры, витамины и др.) пищевых продуктов имеют различную оптимальную температуру, необходимую для протекания полных и качественных физико-химических изменений при экспандировании.
Для эффективного и качественного протекания экспандирования необходимо подобрать такой характер изменения температуры, при котором основные компоненты продуктов подвергались бы, с одной стороны, полной гидротермической обработке, а с другой - на них оказывалось «мягкое» (щадящее) температурное воздействие, предотвращающее их термическое разложение.
Анализ теоретических и экспериментальных данных [Остриков А.Н. Экструзия в пищевой технологии / А.Н.Остриков, О.В.Абрамов, А.С.Рудометкин. - СПб.: ГИОРД. - 2004. - 288 с.] показал, что для качественного проведения обработки необходимо плавное повышение температуры продукта с последующей стабилизацией. Экспериментально установлено, что для данных белково-витаминных концентратов температура перед матрицей Т=403…408 К позволяет достичь давления в предматричной зоне экспандера Р=5,5…6,2 МПа. Именно в этом диапазоне температур в смеси происходят полные и глубокие физико-химические изменения белков, углеводов и других компонентов, придающие им свойства, наиболее приемлемые для полного усваивания человеческим организмом.
Способ производства белково-витаминных концентратов для поросят поясняется следующим примером.
Пример. Исходное сырье горох, ячмень, рапсовый жмых, подсолнечный жмых измельчают в дробилке до 0,7 мм, затем все рецептурные компоненты смешивают в смесителе в следующем соотношении, г на кг: горох 160,0, ячмень 60,0, отруби пшеничные 40,0, рапсовый жмых 150,0, подсолнечный жмых 210,0, рыбная мука 40,0, костная мука 100,0, дрожжи 100,0, сухая молочная сыворотка 60,0, премикс 10, мел 40,0, соль 30,0, и увлажняют до 15%. Далее осуществляют обработку подготовленной смеси на одношнековом экспандере при температуре продукта перед матрицей 118°С и давлении в предматричной зоне экпандера 6 МПа. При этом степень вспучивания экспандированных продуктов составляет 300%.
Использование измельченного сырья с размером частиц до 0,7 мм, например 0,6 мм, приводило к неустойчивому процессу экспандирования, забиванию продуктом выходного отверстия. В результате экспандирования сырья с размером частиц более 0,7 мм, например 0,8 мм, вспучивание продукта осуществляется неравномерно, поэтому продукт обладал неравномерной по сечению пористостью. В сечении продукта можно было различить включение небольшого количества частиц, что можно объяснить неполным переходом частиц смеси в расплав.
Полученный при рациональных параметрах процесса белково-витаминный концентрат анализировали по комплексу показателей, характеризующих биологическую и энергетическую ценность готового изделия. Данные анализа представлены в таблице.
Таблица
Наименование показателей
Норма по ГОСТ Р 51551-2000
Белково-витаминный концентрат
Массовая доля сырого протеина, %, не менее
45,0
49,0
Массовая доля сырой клетчатки, %, не более
3,0
2,6
Массовая доля влаги, %, не более
12,0
11,3
Массовая доля лизина, %, не менее
2,10
2,40
Массовая доля фосфора, %, не менее
2,30
2,50
Как видно из таблицы, белково-витаминный концентрат для поросят, полученный предложенным способом, соответствует нормам для белково-витаминных концентратов.
Предложенный способ производства белково-витаминных концентратов для поросят позволяет:
- получать белково-витаминные концентраты с достаточно высокой биологической и энергетической ценностью; они сбалансированы по составу незаменимых аминокислот, витаминов и минеральных веществ;
- использовать в качестве исходных компонентов смеси широко распространенные и недорогие виды сырья;
- повысить перевариемость продукции;
- повысить продуктивность сельскохозяйственных животных;
- сократить количество концентратов на единицу продукции;
- повысить рентабельность производства;
- расширить ассортимент выпускаемой продукции.