一种多压辅助微波连续膨化生产无抗豆粉的工艺的制作方法

1.本发明属于饲料技术领域，具体涉及一种多压辅助微波连续膨化生产无抗豆粉的工艺。


背景技术：

2.自2020年7月1日起，饲料生产企业停止生产含有促生长类药物饲料添加剂(中药类除外)的商品饲料。饲料端“禁抗”，养殖端“减抗、限抗”大势已定，将会给饲料行业和养殖行业带来重大影响。
3.大豆中的优质蛋白质是各类饲料的必选原料，但优质的蛋白质含有蛋白酶仰制因子、凝集素、寡糖、大豆抗原蛋白等较多的抗营养因子，处理不当会使动物采食量和日增重下降，从而降低饲料转化率，实际生产中，尽可能降低豆粉中抗营养因子的负面影响，提高豆粉中营养成分的有效性和利用率是饲料厂家追求的目标。
4.现市场常规饲用膨化全脂大豆粉成品指标脲酶≤0.25u/g，钾溶蛋白75-80％，但是目前市场常规饲用膨化全脂大豆具有饲料的转化率低和有效性差的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种饲用无抗豆粉生产工艺，本发明提供的无抗豆粉的脲酶≤0.03mg/u/g，钾溶蛋白55％～65％，具有较高的转化率以及优良的有效性。
6.本发明提供了一种多压辅助微波连续膨化生产无抗豆粉的工艺，包括以下步骤：
7.大豆依次经过初清粉碎、第一次调制、第一次保质、第二次保质、第二次调质、第一次微波辅助膨化、第二次微波辅助膨化、降温冷却和粉碎，得到无抗豆粉。
8.优选的，所述粉碎的粒度为1.5～2.5mm。
9.优选的，所述第一次调质中，饱和蒸汽的温度为180～200℃，蒸汽压力为5～8kpa，调质时间为30～60秒；
10.第一次调质后大豆粉的出料温度为90～110℃，水分增加2％～2.5％。
11.优选的，所述第一次保质的压力为0.3～1.0kpa，保质时间150～300秒，出料温度为95～115℃。
12.优选的，所述第二次保质的压力为0.3～1.0kpa，保质时间150～300秒，出料温度为95～115℃。
13.优选的，所述第二次调质中，调质时间为30～60秒。
14.优选的，所述第一次微波辅助膨化的微波功率为500～700w，温度100～120℃条件下，膨化时间30～50秒；
15.第一次微波辅助膨化所用的膨化机的压力环尺寸为245、252、255、260或262，出料磨头孔径为φ8～12；
16.出料温度为100～120℃。
17.优选的，所述第二次微波辅助膨化的微波功率为500～700w，温度110～130℃条件下，膨化时间40～60秒；
18.第二次微波辅助膨化所用的膨化机的压力环尺寸为248、257、262或266，出料磨头孔径为φ8～10，出料温度在110～130℃。
19.优选的，所述降温冷却的温度高于环境温度8℃内，降温冷却的时间为100～300秒；
20.出料水分为10％～12.5％。
21.本发明还提供了一种上述工艺制备得到的无抗豆粉，所述无抗豆粉粒度控制在20目过筛率≥95％，脲酶≤0.03u/g，钾溶蛋白55％～65％。
22.与现有技术相比，本发明提供了一种多压辅助微波连续膨化生产无抗豆粉的工艺，包括以下步骤：大豆依次经过初清粉碎、第一次调质、第一次保质、第二次保质、第二次调质、第一次微波辅助膨化、第二次微波辅助膨化、降温冷却和粉碎，得到无抗豆粉。本发明利用微波的内部加热特性，使得物料的内部迅速受热升温产生大量的蒸汽，内部大量蒸汽往外冲出，形成无数的微小孔道，使物料组织膨胀、疏松。在微波作用下，利用水蒸汽在豆粕内部的膨胀，形成多孔的结构，相比较其他膨化技术，运用微波膨化技术对豆粕(粉)进行膨化，具有可以在短时间内实现很好的膨化糊化效果，没有焦化现象、可以大大缩短加工时间，节约能源。还能较好的保留豆类营养成分的损失大为减少。本发明制备得到的无抗豆粉产品在保证营养转化率的同时，更容易消化、能够减轻动物消化器官负担，促进消化系统发育，提升动物健康水平、节约消化耗能，更适合于仔猪、雏鸡、幼牛、虾、鱼苗等幼龄动物。制备得到的无抗豆粉符合目前行业对“无抗”产品的特性需求，经验证，其脲酶和钾溶性蛋白较一般常规豆粉低，是禁抗后常规蛋白饲料原料替代品的首选。
具体实施方式
23.本发明提供了一种多压辅助微波连续膨化生产无抗豆粉的工艺，包括以下步骤：
24.大豆依次经过初清粉碎、第一次调制、第一次保质、第二次保质、第二次调质、第一次微波辅助膨化、第二次微波辅助膨化、降温冷却和粉碎，得到无抗豆粉。
25.本发明首先将大豆经分级筛选，将筛选后净豆经粉碎机粉碎，粉碎粒度1.5～2.5mm。
26.其中，本发明对所述大豆的种类并没有特殊限制，转基因或非转基因均可，所述大豆的含水量为10.0％～13.0％，水分较大或较小都可能对生产操作造成影响。
27.将粉碎后的大豆粉进行第一次调质，其中，所述第一次调质中，饱和蒸汽的温度为180～200℃，优选为180、185、190、195、200，或180～200℃之间的任意值，蒸汽压力为5～8kpa，优选为5、6、7、8，或5～8kpa之间的任意值，调质时间为30～60秒，优选为30、40、50、60，或30～60秒之间的任意值；第一次调质后大豆粉的出料温度为90～110℃，优选为90、95、100、105、110，或90～110℃之间的任意值，水分增加2％～2.5％。进行第一次调质过程中，可根据要求调整变频频率。
28.将经过第一次调质后的大豆粉进行第一次保质，所述第一次保质的压力为0.3～1.0kpa，优选为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0，或0.3～1.0kpa之间的任意值，保质时间150～300秒，优选为150、200、250、300，或150～300秒之间的任意值，出料温度为95～115
℃，优选为95、100、105、110、115，或95～115℃之间的任意值。进行第一次保质过程中，可根据指标要求调整变频时间。
29.第一次保质后，进行第二次保质，所述第二次保质的压力为0.3～1.0kpa，优选为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0，或0.3～1.0kpa之间的任意值，保质时间150～300秒，优选为150、200、250、300，或150～300秒之间的任意值，出料温度为95～115℃，优选为95、100、105、110、115，或95～115℃之间的任意值。进行第二次保质过程中，可根据指标要求调整变频时间。
30.第一次保质后，进行第二次调质，其中，所述第二次调质中，调质时间为30～60秒，优选为30、40、50、60，或30～60秒之间的任意值。
31.进行第二次调质过程中，物料在调质器中进行变性和打散，可根据指标要求调整变频时间。
32.第二次调质后，物料进入膨化机进行第一次微波辅助膨化，其中，微波功率为500～700w，优选为500、600、700，或500～700w之间的任意值，温度100～120℃，优选为100、105、110、115、120，或100～120℃之间的任意值，膨化时间30～50秒，优选为30、40、50，或30～50秒之间的任意值；
33.第一次微波辅助膨化所用的膨化机的压力环尺寸为245、252、255、260或262，出料磨头孔径为φ8～12；出料温度为100～120℃，优选为100、105、110、115、120，或100～120℃之间的任意值。
34.在进行第一次微波辅助膨化过程中，经高压挤压、剪切产生高温，由于螺旋与物料，物料与机筒，以及物料内部的机械摩擦，物料被强烈的挤压、搅拌、剪切，其结果物料被进一步细化、均化；随着压力的逐渐加大，温度相应升高，在高温、高压、高剪切条件下，物料的物性发生变化。由粉状变成糊状，淀粉糊化，蛋白变性，纤维质部分降解、细化，致病菌被杀死，卫生指标提高，有毒成分失活。
35.当糊状料从模孔喷出的瞬间，在强大的压力差作用下，物料被膨化、失水、降温，根据产品理化指标调整膨化机压力环尺寸和出料磨头孔径，根据物料轴向流动方向生产豆粉压力环配备245、252、255、260或262，出料磨头孔径为φ8-12、以保证出料温度在100～120℃。
36.第一次微波辅助膨化完成后，再进行第二次微波辅助膨化。所述第二次微波辅助膨化的微波功率为500～700w，优选为500、600、700，或500～700w之间的任意值，温度110～130℃，优选为110、120、130，或110～130℃之间的任意值，膨化时间40～60秒，优选为40、50、60，或40～60秒之间的任意值；
37.第一次微波辅助膨化所用的膨化机的压力环尺寸为248、257、262或266，出料磨头孔径为φ8～10，出料温度在110～130℃，优选为110、120、130，或110～130℃之间的任意值。
38.第二次微波辅助膨化后，进入翻版冷却器降温冷却，降温冷却100～300秒，优选为100、150、200、250、300，或100～300秒之间的任意值，出料温度控制在高于环境温度8℃内，出料水分可根据要求调整，优选为10.0％～12.5％，优选为10.0％、10.5％、11.0％、11.5％、12.0％、12.5％，或10.0％～12.5％之间的任意值。
39.最后，将物料：经剪切机剪切成成品，粒度控制在20目过筛率≥95％，得到的无抗
豆粉脲酶在≤0.03u/g，钾溶蛋白55％～65％。
40.豆粉经二次膨化后脲酶和钾溶蛋白、大豆抗原蛋白等较多的抗营养因子被破坏，因高温时间短氨基酸破坏力小转化利用率高，可根据饲料厂家要求，调整调质、保质的温度、时间和膨化机压力环尺寸和出料磨头型号来达到饲料厂家要求的指标；螺杆配置采用可组合式的螺杆结构，只需更改一些螺杆配置可以为物料提供不同的剪切力，本挤压作业为高温瞬时的加工手段，在有效地降低产品中各种抗营养因子及消灭细菌的同时，有效的降低热敏成分的损失。本膨化挤压作业后得到的产品的熟化程度有了很大的提高，相比其它加工工艺或者手段，在得到如此高的熟化程度的要求下，挤压膨化能够充分地利用蒸汽，减少电能的消耗，从而降低了加工成本。
41.本发明具有如下有益效果：
42.1、本发明提供的工艺保证了热处理时的强度适宜。加热不足则抗营养因子破坏不够、加热过度则氨基酸利用率低，操作时可根据饲料厂家要求灵活调整。
43.2、该产品在保证营养转化率的同时，更容易消化、能够减轻动物消化器官负担，促进消化系统发育，提升动物健康水平、节约消化耗能，更适合于仔猪、雏鸡、幼牛、虾、鱼苗等幼龄动物。
44.3、产品符合目前行业对“无抗”产品的特性需求，经验证，其脲酶和钾溶性蛋白较一般常规豆粉低，是禁抗后常规蛋白饲料原料替代品的首选。
45.4、利用微波的内部加热特性，使得物料的内部迅速受热升温产生大量的蒸汽，内部大量蒸汽往外冲出，形成无数的微小孔道，使物料组织膨胀、疏松。
46.5、在微波作用下，利用水蒸汽在豆粕内部的膨胀，形成多孔的结构，相比较其他膨化技术，运用微波膨化技术对豆粕(粉)进行膨化，具有可以在短时间内实现很好的膨化糊化效果，没有焦化现象、可以大大缩短加工时间，节约能源。还能较好的保留豆类营养成分的损失大为减少。
47.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的多压辅助微波连续膨化生产无抗豆粉的工艺进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
48.实施例1～3和对比例1
49.表1
50.[0051][0052]
表1中的工艺说明：
[0053]
1、正常生产中蒸汽需要压力5～8公斤，180～220℃即可满足生产。
[0054]
2、上调质器中需要控制的参数是出料温度和调质时间，调质时间由电机变频来控制，进入一级调质器的物料也有进料绞龙控制，根据进料多少来调整调质变频满足调质时间。
[0055]
3、原料的粉碎粒度与变性时间、温度、产品粒度、脲酶有直接关系，原料粒度、产品粒度越小需耗用生产电耗越高。
[0056]
4、二级调质器正常生产一般不用蒸汽调质、只是利用其变性时间和物料打散作用。
[0057]
5、膨化机内物料可调整压力环大小和出料磨头孔直径满足膨化温度和初步促进脲酶变性程度、时间。
[0058]
6、保质器可通过间接蒸汽压力来保证调质温度平稳和通过调整电机变频来控制变性时间，保证变性结果。
[0059]
7、冷却器可控制物料的存储时间来满足成品水分、温度要求。
[0060]
由表1的数据可知，对比例1中只是普通膨化豆粉的生产工艺。
[0061]
实施例1中在粉碎粒度较大、同样的蒸汽压力和温度、调质工段射入蒸汽量小，调质时间短的情况下，出料温度低、一、二级保质中使用蒸汽压力相对低保质时间短、致出料温度也低，在膨化工段微波功率低、入料温度低、膨化机配备压力环直径小摩擦力小、出料
模孔大致出料快、出料温度低，在冷却工序，入料温度低、水分小、易冷却和降温。产出的物料因摄入蒸汽小、过程温度低、时间短物料变性程度差致钾溶蛋白偏高、尿素酶活性较高。
[0062]
实施例2中在粉碎粒度相对较实施例1小，在同样蒸汽压力和温度，后续操作参数做了相应调整，延长调质时间、加大蒸汽用量、致出料温度提升，在保质工段延长保质时间增大保质蒸汽压力、出料温度较实施例1高、在膨化工段加大微波功率，进料温度提升、膨化机压力环加大，出料磨头减小致出料温度提升变性达要求。在一次调质器摄入蒸汽量提升，物料水分加大，膨化机出料温度高，冷却时间延长，冷却器出料温度和水分均在范围内，同时因摄入蒸汽量提升、时间延长等脲酶和钾溶蛋白都在要求范围内。
[0063]
实施例3和实施例2相同的粒度，相同的蒸汽温度和压力，在调质时间再延长，摄入蒸汽量再加大致出料水分和温度提升，在加大保质蒸汽压力、延长保质时间等致出料温度提升，在膨化微波功率加大压力环增大出料模孔减小摩擦力增大至出料温度提升、因延长冷却时间致出料水分、温度均在要求范围内，因保质、调质时间长、温度高等致物料最终脲酶和钾溶蛋白大幅降低。
[0064]
结论：无抗豆粉变性程度受变性时间、温度、微波功率、膨化机压力环尺寸和出料磨头孔径有直接关系，最终膨化机出料温度越高、压力越大，钾溶蛋白和脲酶的变性就越大，合适的时间、温度、压力是保证熟化结果的关键，加热不足则抗营养因子破坏不够、加热过度则氨基酸利用率低。
[0065]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。