Welkom bij
Moderne landbouw
!
door Detlef Bunzel en Andreas Lemme, Evonik, Duitsland
Pelleteren is een kernproces bij de productie van mengvoer voor exploitanten van diervoederfabrieken, omdat het de bulkdichtheid verhoogt en het mengsel stabiliseert. De resulterende uniforme deeltjesgrootte verbetert de opslag- en verwerkingseigenschappen die, beurtelings, betekent ook lagere transportkosten voor fabrieksactiviteiten.
Het compacteren van voer verbetert ook de voedingswaarde door de energiedichtheid te verhogen en selectief eten te voorkomen. Dieren kunnen individuele ingrediënten niet vermijden of weigeren, vanwege veranderingen in de smakelijkheid als componenten in het dieet worden gewijzigd om voedings- en/of kostenredenen. Dit vermindert afval, verliezen en productiekosten voor boerderijen.
Naast het behalen van deze voordelen, exploitanten moeten ervoor zorgen dat ze voldoen aan de voedsel- en diervoederveiligheidseisen. In Europa, Verordening (EG) nr. 178/2002 stelt eisen voor voederveiligheid in artikel 15:
1. Diervoeders mogen niet in de handel worden gebracht of aan voedselproducerende dieren worden vervoederd als het onveilig is.
2. Diervoeders worden geacht onveilig te zijn voor het beoogde gebruik als het wordt geacht:
een nadelig effect hebben op de gezondheid van mens of dier;
het voedsel afkomstig van voedselproducerende dieren onveilig maken voor menselijke consumptie.
Pelletkwaliteit, evenals grootte, zou daarom een kernpunt moeten zijn voor exploitanten. Studies hebben aangetoond dat voerformulering (40 procent), deeltjesgrootteverdeling (20 procent) en maischconditionering (20 procent) hebben de grootste impact op de normen. Als we aannemen dat formulering en deeltjesgrootteverdeling constant zijn in het productieproces, conditionering van de maisch is de belangrijkste procesvariabele die operators van voederfabrieken kunnen beïnvloeden om de kwaliteit te verbeteren.
Chemische conserveringsmiddelen zijn onderworpen aan beperkende regionale regelgeving (bijv. 70/524/EG in de Europese Unie), dus warmtebehandeling is een focus voor voerproducenten bij het verminderen en beheersen van bacteriële contaminatie van voerbeslag in het productieproces.
Fabrikanten van apparatuur hebben verschillende benaderingen ontwikkeld om met deze uitdaging om te gaan. Ze beschouwen de conditioneringstemperatuur en -tijd allemaal als relevante parameters voor de succesvolle reductie van bacteriën in het proces. Door meer thermische energie in het beslag te brengen, mechanische invloedsfactoren, zoals veranderingen in grondstofeigenschappen en deeltjesgrootteverdeling, kan beter worden uitgebalanceerd in het verdichtings- of pelletproces.
Conditionering aanpassen volgens formulering
Bij de voerproductie, een grote verscheidenheid aan grondstoffen en formuleringen wordt gepelleteerd. Met grondstoffen van agrarische oorsprong, verwerkings- en verwerkingseigenschappen variëren in de tijd op basis van herkomst, weersomstandigheden tijdens groei en oogst, voorwaarden voor voorbewerking en opslag, evenals de houdbaarheid.
Naast bulkdichtheid en deeltjesgrootteverdeling, vochtigheid of watergehalte is de meest prominente fysieke eigenschap die de verwerking van voer beïnvloedt. Onder de chemische eigenschappen van grondstoffen, eiwit, vet- en zetmeelgehalte, evenals as- en vezelgehaltes, hebben de meeste impact op voeding en verwerking.
Onderzoekers en beoefenaars van diervoederfabrieken hebben benaderingen gevonden, door de jaren heen, verschillende fysische en chemische eigenschappen van grondstoffen in diëten aanpakken door het conditioneringsproces aan te passen. Ervan uitgaande dat het opnemen van vloeistoffen in de voeding is gedefinieerd, theoretisch zouden de enige parameters die operators van pelletfabrieken zouden kunnen aanpassen naast de toevoersnelheid stoomdruk en temperatuur zijn.
Als vuistregel, ongeveer 0,6 procent van de droge stoom die aan de conditioner wordt toegevoegd, zal de temperatuur van de puree met 10°C verhogen. In praktijk, het stoomverbruik wordt beïnvloed door de stoomdruk en de kwaliteit van de stoomkrik inclusief isolatie, functie van condensaatafscheiders, drukreductieverhouding en thermische verliezen in de conditioner.
In deze context, het is ook belangrijk om te onthouden dat, met droge stoom, druk en temperatuur zijn strikt gerelateerd. Met druk, stoomtemperatuur stijgt. Daarom, er is minder hogedrukstoom nodig om de maischtemperatuur te verhogen. Anderzijds, er zal meer lagedrukstoom en vocht aan het beslag worden toegevoegd om een bepaalde temperatuur in de conditioner vóór de korrelmolen te bereiken.
Door dit in gedachten te houden, kunnen operators de aanbevelingen van onderzoekers en beoefenaars begrijpen om verschillende stoomdruk te gebruiken om de conditionering van bepaalde soorten voeding te optimaliseren. Bijvoorbeeld, in diëten met een hoog zetmeelgehalte, lagedrukstoom zorgt niet alleen voor temperatuurstijging, maar ook voor vochtigheid die aanwezig moet zijn om zetmeelmodificatie te ondersteunen.
Voorbeelden van sanitaire processen
Verschillende leveranciers van apparatuur presenteren oplossingen die zijn ontwikkeld op basis van het ontwerp van de conditioner voor het vattype:rijpconditioners die aansluiten op de stoomconditioner of melassemachine zorgen voor volume en retentietijd voor de puree. De grootte van de apparatuur wordt gekozen om te voldoen aan de eisen van de klant op het gebied van doorvoer en retentietijd.
Twee minuten bij 80 – 85°C wordt over het algemeen als een goed startpunt beschouwd. Het is belangrijk om in acht te nemen dat, met opzet, de tonvormige rijpconditioners zorgen voor first-in, first-out voor de puree in het proces, zodat alle deeltjes tegelijkertijd worden blootgesteld aan een hoge temperatuurbehandeling.
Er moet voldoende isolatie van de stoomconditioners en retentieconditioners zijn om thermische verliezen en condensatie op het binnenoppervlak van het vat te voorkomen, omdat dit zou leiden tot korstvorming en kruisbesmetting. Tegelijkertijd, gemakkelijke toegang voor onderhoud en reiniging is noodzakelijk.
Voor langere verblijftijden (tot acht minuten en meer), Kahl Group stelt hun concept 'Retention Plus' voor inclusief een verticaal rijpingsvat, de zogenaamde langdurige conditioner. Door de lange verblijftijd in dit proces, hogere opnamesnelheden van vloeistoffen zoals melasse zijn mogelijk zonder afbreuk te doen aan de kwaliteit van de pellets. Omdat het rijpingsvat onder omgevingsdruk werkt, conditioneringstemperaturen tot 100°C zijn mogelijk.
Een derde voorbeeld van een andere technologische aanpak in sanitatie is de expander. Expanders werken met korte retentietijden in het bereik van enkele seconden. Aangezien het product door een ringmatrijs in de afzet wordt gedrukt, procesdruk kan worden aangepast tot 80 bar. Stoom kan direct in het vat worden geïnjecteerd en procestemperaturen tot 150°C zijn mogelijk.
Voedingsaspecten van conditioneringsprocessen
Het belangrijkste doel van het toevoegen van stoom is om het beslag te conditioneren voor het verdichtingsproces, terwijl de keuze van de lengte en diameter van de matrijs ook zal resulteren in meer of minder hitte. De hygiënische waarde is van groot belang omdat deze rechtstreeks van invloed is op de diergezondheid door ziekteverwekkers te beheersen of te beheersen. Echter, de voedingswaarde kan ook worden beïnvloed door hitte.
Een voorbeeld is de beschikbaarheid van voedingsenergie. Alle organische stoffen in voer kunnen energie leveren aan de stofwisseling van de dieren. Met betrekking tot de macronutriënten (eiwit, lipiden, koolhydraten) die allemaal energetisch door de dieren kunnen worden gebruikt, bijzonder verschillende fracties van koolhydraten moeten worden onderscheiden. Hoewel ruwe voedingsvezels slechts weinig verteerbaar zijn en dus, slechts weinig beschikbaar voor monogastrische dieren zoals kippen of varkens, ze worden veel beter benut door herkauwers.
Impact van hitte op voedingsadditieven
Oververwerking heeft een negatief effect op de voedingswaarde. Dus, elke verbinding die vatbaar is voor hogere temperaturen zal lijden. Prominente voorbeelden zijn bepaalde vitamines, enzymen en onverzadigde vetzuren, die zal worden geoxideerd of vernietigd. Daarom, respectieve voeradditieven worden meestal toegevoegd na het conditionering- en pelletproces of met vacuümcoating na extrusie.
Aminozuren, daarentegen - worden vóór het conditioneren aan de mixer toegevoegd en zijn, dus, blootgesteld aan hitte. In een experiment dat we uitvoerden, stabiliteit en herstel van MetAMINO®, Biolys®, ThreAMINO® en TrypAMINO® werden onderzocht bij toenemende extrusietemperaturen variërend van 100°C tot zelfs 190°C, ongeveer 15 seconden aanhouden. Concentraties van aanvullende aminozuren in het voermengsel waren niet verlaagd in vergelijking met de initiële niveaus, zelfs onder de zwaarste omstandigheden van 190°C.
Een nader onderzoek richtte zich op verschillende verwerkingstechnieken voor garnalenvoer. Garnalenvoer werd ofwel geëxtrudeerd met behulp van een enkelschroefs of dubbelschroefs extruder of werd gepelleteerd. In het algemeen kan worden gesteld dat het totale eiwit en de aminozuren onder de geteste omstandigheden niet gevoelig waren voor beschadiging.
Herstel van aminozuren varieerde tussen 95 en 102 procent. Tegelijkertijd, analyse van vrije aminozuren liet een hoog herstel zien, te, en suggereerde een hoge stabiliteit tijdens de voerverwerking. Vrije aminozuren gedragen zich niet anders dan eiwitgebonden aminozuren.
Daarom, deze studies suggereren een hoge stabiliteit van aminozuren onder de geteste omstandigheden. Anderzijds, het is algemeen bekend dat vooral oververhitting een negatieve invloed heeft op de verteerbaarheid van aminozuren, wat op zijn beurt hun beschikbaarheid voor de dieren en dus de nutritionele effectiviteit van het dieet zou verminderen.
Voor- en nadelen van warmte met betrekking tot voedingswaarde
De impact van warmtebehandeling op de verteerbaarheid en beschikbaarheid van aminozuren is onderzocht in de context van grondstofverwerking in plaats van in mengvoeders. hoewel de consequenties en principes erachter vergelijkbaar zijn.
Naast gunstige effecten op de voerhygiëne, warmtebehandeling is vereist om anti-nutritionele factoren (ANF) te vernietigen of op zijn minst te verminderen, terwijl oververhitting de verteerbaarheid van aminozuren voor de dieren in gevaar brengt. ANF's omvatten b.v. trypsine-remmers (bijv. soja) die de eiwitvertering belemmeren, glucosinolaten (bijv. koolzaad), gossypol (katoenzaad), of lectines (bijv. lupines). Deze voorbeelden zijn allemaal warmtegevoelig.
Hoewel warmtebehandeling nodig is om ANF te verminderen, overschrijding van de optimale blootstelling aan warmte kan een verminderde beschikbaarheid van aminozuren veroorzaken. Een reeks proeven die we met vleeskuikens en varkens hebben uitgevoerd, bevestigden dit voor verschillende ingrediënten. aanvankelijk, sojaproducten en Distiller's gedroogde korrels met oplosbare stoffen (DDGS), werden systematisch en hard met hitte behandeld in een autoclaaf bij 135°C tot 30 minuten (Fontaine et al. 2007).
Aminozuuranalyses onthulden verliezen, in het bijzonder voor lysine, arginine en cysteïne – aminozuren waarvan bekend is dat ze warmtegevoelig zijn. Echter, niet alleen totale aminozuren maar ook reactief lysine werd bepaald. De vrije aminogroep van lysine heeft de neiging om te reageren met suikers onder blootstelling aan hitte, waarbij zogenaamde Amadori-verbindingen worden gevormd, die niet in het spijsverteringskanaal kunnen worden gesplitst.
Dus, deze lysine is niet meer beschikbaar voor de dieren. Reactieve lysine vertegenwoordigt de fractie, die deze Maillard-reactie niet onderging. In het bovenstaande experiment van Fontaine et al. (2007), niveaus van reactief lysine in sojameel met laag (43 procent) en hoog (47 procent) eiwit, volvette sojabonen evenals in lage (23 procent) en hoge (27 procent) DDGS daalde sterker dan totaal lysine, wat wijst op een veel sterkere impact op de voedingswaarde dan wordt gesuggereerd door totale aminozuuranalyse - hoewel deze laatste in de analyse van grondstoffen wordt beschouwd, kan de prestatiedepressie van de dieren tot op zekere hoogte verlichten.
Lopend onderzoek gericht op de verteerbaarheid van aminozuren onthulde over het algemeen dat oververhitting de verteerbaarheid van alle aminozuren in zowel vleeskuikens als varkens schaadt. Hoewel de omvang van de respons verschilt tussen aminozuren binnen, maar ook tussen diersoort, geconcludeerd kan worden dat oververhitting alle aminozuren aantast met een min of meer sterke verlaging van de voedingswaarde tot gevolg.
Evonik Nutrition &Care ontwikkelde een snelle methode (WO 2018/146295 A1) om de impact op de voedingswaarde door oververhitting te kwantificeren, tenminste voor een paar grondstoffen. Respectievelijke gegevens kunnen worden gebruikt in het voerformuleringsproces. Echter, voor mengvoederproductie is deze methode niet beschikbaar. Algemeen, er wordt geconcludeerd dat het overschrijden van bepaalde temperatuurbelastingen moet worden vermeden om vermindering van de prestaties van dieren te voorkomen.
Algemeen, Samengevat kan worden gesteld dat ingrediënten en voermengsels tijdens de verwerking aan hitte worden blootgesteld. Terwijl aan de ene kant warmte tot op zekere hoogte nodig is voor het conditioneren van bijvoorbeeld het pelletproces, maar ook om hygiënische redenen en vermindering van anti-nutritionele factoren. Anderzijds, overmatige verwerking zal nadelige gevolgen hebben, die op het eerste gezicht misschien niet voor de hand liggend zijn, maar de prestaties van dieren zullen beïnvloeden.
