酶制剂是由微生物产生的生物制品,自从1975年美国饲料工业首次把酶制剂作为添加剂应用于配合饲料中并取得显著效果后,饲用酶制剂日益受到世界养殖业的重视。但同时随着畜牧业的发展,抗生素、激素和药物类添加剂大量应用于饲料中,动物食品污染和有害物质残留日益加重,饲料安全问题日益突出。目前,许多国家都在努力加大饲料添加剂的管理,日本、美国及西欧的一些国家相继颁布了一系列法律,在饲料中禁止或限制使用抗生素、激素和药物类添加剂。酶制剂作为一类高效、无毒副作用和环保的"绿色"饲料添加剂在畜禽养殖业中具有广阔的应用前景,正在逐步替代常用药物类添加剂,实现添加剂"绿色化"。
饲料安全是关系到食品安全和群众利益的一件大事,是全社会关注的热点。实现畜产品"绿色化"的核心问题是少用或不用抗生素等药物类添加剂,应用诸如酶制剂、微生物制剂等"绿色"生物技术产品,以解决畜牧生产中疾病的预防、生产性能的提高等问题。饲用酶制剂作为一种新型"绿色"环保添加剂,其效能特点有:补充动物内源酶的不足,提高饲料报酬;分解植物细胞壁,促进营养物质的消化吸收;消除饲料中的抗营养因子,提高饲料转化率;增强动物的抗病能力,提高畜禽成活率;降低氮磷的排泄量,减少环境污染。制粒膨化过程中酶制剂活性的变化
酶作为一种蛋白质,具有蛋白质的一切理化性质,与所有的蛋白质一样,酶对环境因素很敏感。温度、pH值、水分、强酸、强碱、紫外线和储存过程等都会对酶活产生很大的影响。饲料在制粒、挤压和膨化过程中受温度、压力和水分的强烈作用,这就破坏了酶制剂等热敏性微量组分的大部分功效。
一般酶活性的最适温度为30℃~45℃,超过60℃时酶就会变性,丧失活性。但制粒、膨化过程中的温度可达120℃~150℃以上,并伴有高湿、高压。在这样的条件下,大多数酶制剂的活性都将丧失殆尽。经过对以大麦和小麦为主要原料的猪饲料进行上述膨胀加工。
制粒引起酶活性变化的程度和酶制剂的类型、制粒工艺有关。如将酶制剂进行"包被"处理,制成微胶囊,酶的热稳定性就有所提高,一方面是防止了配合饲料加工过程中的热、湿、酸和碱等不利因素的破坏;另一方面是躲过了酶制剂在胃液中作为蛋白质被降解而失活。如制粒温度超过85℃,就应采用液体酶制剂喷涂到冷却后的颗粒料上,从而避免高温蒸汽对酶活的不利影响。
水分含量对酶制剂活性同样有很大的影响。经过"包被"处理的饲用酶制剂,在干燥条件下,90℃加热30分钟不会失活,但在相同温度下供给蒸汽,酶制剂就会迅速失活。
由上述可知,制粒、膨化过程中的温度、压力和水分等对酶制剂活性有很大影响。因此,制粒、膨化后液体酶制剂喷涂技术日益受到青睐。制粒、膨化后喷酶是将液态酶制剂在饲料制粒、膨化后添加到饲料中去的技术,这样就可避免在饲料预处理和制粒、膨化过程中损失添加剂的有效成分。
后置添加技术的优点可使酶制剂等热敏性微量组分免受热加工的损害,减少这些组分的添加量,从而降低生产成本。
把酶制剂等微量组分的添加设置在制粒或膨化之后,采用离线喷涂工艺,有利于根据用户的需求来添加,从而可以满足用户的要求。
可以做到"即售即喷",始终为用户提供新鲜产品。
通过采用离线喷涂工艺,饲料厂不仅可以节省成品仓的数量,而且也可以取代价格昂贵、占用空间较大的微量配料系统,进而降低饲料厂的一次性投资。酶制剂后置添加技术的发展及现状
酶制剂后置添加技术在饲料工业中的应用,首先始于氨基酸、油脂等液体添加技术。随着动物营养学不断深入以及饲料安全呼声的不断提高,人们认识到保护酶制剂等热敏性微量组分、降低环境污染和生产新鲜饲料的必要性和迫切性。
国内对液体后喷涂的认识始于20世纪80年代末,而液体喷涂机的出现只是在近几年。时至今日,生产厂家也屈指可数。机型主要有两种:一种是以中国农业机械化科学院畜禽机械研究所的LC-50型喷涂机为代表的立式离心雾化喷涂机,另一种以瑞士Buh鄄
ler公司早期产品DMWT系列为模型的卧式液体喷涂机。
液体酶制剂后置添加技术由于液体后喷涂的优越性,国内外饲料生产商纷纷采用这种工艺添加酶制剂等热敏性微量组分。
不同的后添加方法直接添加悬浮液或胶体将含有少量生物活性的物质(包括维生素、酶制剂、微生物制剂等)结合到制粒后的饲料中,将含有生物活性的物质先与一种惰性物质载体混合成液体,形成均匀的悬浮液,悬浮液再通过一种设备转化为一种可作用于粒料的形态,形成均匀的一层薄膜覆盖于粒料的表面。另一种添加酶制剂等组分到颗粒中的方法:将添加物质与一种黏性胶体混合后,再与饲料颗粒混合。这种覆盖胶体的颗粒基本上是均匀的,对混合机的污染也很小,它的添加量约为2千克~40千克。这两种添加方法,比较适合于小批量生产饲料或农场自行加工。
喷雾添加液体目前,国内外有关热敏性微量组分液体后置添加的报道不多,而且主要集中在欧美几个主要工业发达国家。
我国农业机械化科学研究院于2000年自行研究开发了一种液体喷涂系统。该系统的核心设备是液体喷涂机。工作时物料盘和液体盘同时起动,停留在物料盘上的干物质,在离心力和重力的作用下,被在360℃的范围内抛出,并形成一向下流动的均匀干物料帘。与此同时,液体罐内的酶制剂等液体被泵入高速旋转的液体盘内,而后在离心力的作用下被向上抛出,从而形成一向上的液体帘。两种逆向运动的料帘在喷涂室内,在桨叶的帮助下,经充分接触后落入混合室,在混合室内进一步混合后从料口流出。
后添加点的选择颗粒未冷却添加酶制剂等热敏性微量组分,也会造成热敏性组分的损失,所以后添加的添加点一般选择在颗粒冷却后,可供选择的有3处。
喷油设备有的饲料厂本身备有油脂包埋器,加装喷液系统不需要修改工艺流程。
螺旋输送机采用在螺旋输送机上安装喷液的办法,可节省设备成本投入,不足之处是混合均匀效果差,变异系数一般大于20%。
液体喷涂机这类设备一般安装在颗粒冷却器后,如台湾某公司的回转喷液机,它是一种桶形设备,其中央有一中空旋转轴,自上穿过顶盖后直到贴近底板,在其下方有一供形液体分流圆盘,可高速旋转。其上约30厘米~60厘米有一稍大饲料转盘连于中空转轴上,转速较慢,操作时粒状自上下落于饲料转盘上,被均匀扫至四周圆桶壁后,向下掠过液体分流转盘外沿落至底板。同时液体即通过中空转轴喷洒于液体分流盘后,被其高速旋转的离心力向四周外沿下落的饲料帘均匀喷涂。
存在的问题准确性液体计量主要有流量计量和重量计量两种,其中大部分采用成本较低的流量计量方式,流量计的精度范围一般为±0.25%~±0.5%。同时流量计的校正通常是在流量计后设一个旁路来检测流量,但由于实际喷涂管路的阻力和用来检测的旁路的阻力不一致,造成校正费时。为了达到所要求的精确性,液体和饲料的流动应保持十分协调,喷涂系统应该能够处理较大的物料量,且应在很短的时间内就能反映出饲料流动的变化。但在实际生产中,物料流量动态控制的精确性并不是很高,由此影响到液体添加剂的流量控制,使液体酶制剂添加准确性难于达到所设定的要求。
均匀性喷涂效果的均匀性可用变异系数来衡量。均匀性受很多因素的影响,尤其是雾化效果和饲料颗粒大小。目前常用的雾化方法有压力雾化、离心雾化、气流雾化和超声波雾化等,其中以压力雾化、离心雾化最为广泛。压力雾化在生产过程中流量不好控制,雾化结束时压力显著降低,喷涂均匀性受到影响。同样,饲料颗粒大小很大程度上影响喷涂的均匀性。总的说来,颗粒大可以期望得到更好的均匀性,因此必须注意尽量减少颗粒饲料中的微粒。
易剥离一般后置添加液体是喷涂在颗粒饲料表面,在后续的包装、储运过程中,颗粒饲料间会产生相互摩擦和碰撞,包裹在颗粒饲料表面的液体很容易从表面剥离形成粉末,降低了颗粒饲料中液体添加剂的含量。
易氧化失活酶制剂等活性物质黏附在表面更容易受光照、氧化的影响,而造成储藏期间较大的损失。
在饲料安全问题日益突出的今天,饲用酶制剂作为一类高效、无毒副作用和环保型的"绿色"饲料添加剂,正在逐步取代抗生素等药物添加剂,在21世纪将有着十分广阔的应用前景。尽管酶制剂在饲料制粒、膨化过程中活性损失严重,但后置添加技术作为饲料工业的一个新生事物,可以很好地解决这一问题,这无疑给饲料工业开辟了广阔的天地,必将在未来的饲料工业中发挥巨大的作用。