Экструдирование зерна для кормов: кукуруза, пшеница, ячмень, горох

Что такое экструдирование зерна и что происходит в экструдере

Экструдер — это шнековая машина, в которой измельчённое зерно продавливается через сужающийся зазор и фильеры матрицы. За счёт трения и сжатия масса за несколько секунд разогревается до 110–150 °C, давление в предматричной зоне достигает нескольких мегапаскалей. На выходе из матрицы давление резко падает до атмосферного, перегретая влага мгновенно испаряется, и продукт «взрывается» — увеличивается в объёме и приобретает пористую структуру.

За это короткое время в зерне происходят полезные изменения:

• Желатинизация и частичная декстринизация крахмала. Гранулы крахмала разрушаются, и он становится доступнее для ферментов пищеварительного тракта — особенно важно для молодняка с незрелой ферментной системой.
• Денатурация белка. Белок частично теряет нативную структуру, что облегчает его переваривание.
• Инактивация антипитательных веществ. Термолабильные ингибиторы трипсина, лектины и некоторые ферменты разрушаются — это критично для бобовых, прежде всего гороха и сои.
• Снижение микробной обсеменённости. Высокая температура подавляет плесневые грибы, бактерии группы кишечной палочки и сальмонеллы.
• Улучшение вкуса и запаха. Продукт приобретает «хлебный» аромат, животные охотнее поедают корм.

Важно понимать ограничения: экструзия не разрушает уже образовавшиеся микотоксины в значимой степени и не исправит заплесневелое или поражённое сырьё. Качество экструдата начинается с качества зерна.

Сухая и влажная экструзия: какой экструдер для кормов выбрать

Существует два основных подхода. При влажной экструзии сырьё предварительно кондиционируют паром или водой, а нагрев идёт и за счёт внешнего тепла. Так работают крупные заводы по производству кормов для рыб и домашних животных. При сухой экструзии нагрев происходит только за счёт трения в рабочей камере, без пара. Для фермерских хозяйств и комбикормовых предприятий среднего масштаба сухая экструзия проще: нет котельной, меньше узлов и проще обслуживание.

Экструдеры серии EX от АгроСояКомплект работают по принципу сухой экструзии и применяются как для сои, так и для зерновых. Для небольших хозяйств подходит EX1-K-500 (до 500 кг/ч по паспорту), для фермы среднего размера — модель до 1200 кг/ч, для комбикормовых заводов — старшие модели линейки.

Особенности экструдирования разных культур

При экструдировании зерна каждая культура ведёт себя по-своему: многое определяют содержание крахмала, жира, клетчатки и плёнчатость зерна.

Экструдированная кукуруза

Кукуруза — классическое сырьё для экструзии. Высокое содержание крахмала даёт хороший «взрыв» и выраженную пористость. Экструдированная кукуруза — базовый энергетический компонент престартеров и стартеров для поросят, а также кормов для телят молочного периода. Зерно с низким содержанием жира может требовать небольшого увлажнения для стабильной работы, а слишком сухое сырьё повышает нагрузку на двигатель.

Экструдированная пшеница

Пшеница содержит клейковину, которая при экструзии работает как связующее и делает продукт плотнее. Экструдированная пшеница хорошо подходит для престартеров и для смесей, где нужна высокая усвояемость энергии. Зерно с высоким содержанием клейковины склонно к повышенному давлению в камере, поэтому режим подбирают аккуратнее.

Экструдированный ячмень

Ячмень — плёнчатая культура, клетчатки в нём заметно больше, чем в кукурузе и пшенице. В ячмене также содержатся бета-глюканы, повышающие вязкость химуса у птицы и молодняка свиней. Экструдированный ячмень лучше поедается и усваивается, чем дроблёный; для молодняка иногда используют предварительно шелушённое зерно. Плёнка повышает абразивный износ шнеков и матриц, что нужно закладывать в регламент обслуживания.

Экструдированный горох

Горох — белковая культура, и главная задача его обработки — снизить активность ингибиторов трипсина и других антипитательных факторов. Экструдированный горох можно использовать как частичную замену соевого шрота в рационах свиней и птицы. Содержание жира в горохе низкое, поэтому его часто экструдируют в смеси с соей или зерновыми — это стабилизирует процесс.

Режимы экструдирования зерна: температура, влажность, крупность

При экструдировании зерна режим определяет, насколько полно пройдёт желатинизация и не будет ли перегрева продукта. Основные управляемые параметры:

• Влажность сырья. Для сухой экструзии зерна обычно ориентируются на 12–16 %. Пересушенное зерно хуже экструдируется и сильнее изнашивает рабочие органы; при необходимости его увлажняют на 2–4 % перед подачей.
• Крупность помола. Зерно перед экструзией дробят; типичный ориентир — частицы 1–3 мм. Слишком крупный помол даёт неравномерный нагрев, слишком тонкий — повышает энергозатраты дробления.
• Температура на выходе. Для зерновых обычно 110–150 °C; конкретное значение подбирают по культуре и цели.
• Зазор и конфигурация матрицы. Определяют давление в камере и степень обработки.
• Равномерность подачи. Колебания подачи приводят к скачкам температуры и качества продукта.

После экструдера продукт выходит горячим, с влажностью выше нормы для хранения. Его необходимо охладить и подсушить до 10–12 % влажности, иначе возможны слёживание и развитие плесени. Для этого в линии ставят охладитель, например барабанный охладитель GLQ.

Контроль качества экструдата

Качество экструдирования зерна проверяют лабораторно и визуально. Лабораторные показатели — влажность готового продукта, степень желатинизации крахмала, микробиологическая чистота, а для гороха и сои дополнительно активность уреазы или ингибиторов трипсина. Визуальный контроль выполняет оператор каждую смену: однородность цвета, степень вспучивания, отсутствие сырых и подгорелых частиц. Отбирайте пробы с одной и той же точки линии после охладителя и фиксируйте параметры работы экструдера — ток двигателя, температуру, подачу. Такой журнал быстро показывает, когда пора менять изношенные шнеки и матрицу: при износе падает давление, снижается степень обработки и растёт расход энергии на тонну.

Состав линии экструдирования зерна

Экструдер — центральная, но не единственная машина: экструдирование зерна требует подготовки сырья до и обработки продукта после. Линия экструдирования зерна на практике включает несколько участков:

1. Приём и очистка зерна от сорных примесей.
2. Магнитная сепарация — магнитная колонка защищает дробилку и экструдер от металлических включений.
3. Дробление — молотковая дробилка SFSP производительностью 1–10 т/ч готовит зерно нужной крупности.
4. Бункер-дозатор и питатель для равномерной подачи в экструдер.
5. Экструдер.
6. Охлаждение и подсушка экструдата.
7. Измельчение экструдата до нужной фракции для ввода в комбикорм.
8. Транспорт между участками — шнековые транспортёры и нории.
9. Фасовка или подача в смеситель комбикорма.

Подробнее о выборе дробильного оборудования — в статье «Молотковая или вальцовая дробилка». Компоновку можно собрать из отдельных машин или заказать готовую линию с проектом, монтажом и пусконаладкой.

Применение экструдированного зерна в рационах

Экструдирование зерна для кормов даёт наибольший эффект там, где пищеварительная система животного ещё не полностью сформирована или где важна высокая концентрация легкодоступной энергии.

• Поросята-сосуны и отъёмыши. Престартеры с экструдированными зерновыми помогают перейти с молока на твёрдый корм, снижают риск расстройств пищеварения в период отъёма.
• Телята молочного периода. Экструдированные зерновые в стартерах повышают поедаемость и способствуют раннему развитию рубца.
• Птица. Экструдированные компоненты используют в стартовых кормах цыплят-бройлеров и ремонтного молодняка.
• Высокопродуктивные коровы. Обработанное зерно применяют для повышения энергетической ценности рациона, учитывая скорость распада крахмала в рубце.
• Рыба и домашние животные. Здесь экструзия — основа технологии производства гранулированного корма, но это уже отдельный класс оборудования с влажной экструзией.

Нормы ввода экструдированного зерна определяет зоотехник или нутрициолог под конкретную рецептуру, возраст и продуктивность животных. Для взрослого поголовья свиней на откорме экструзия всего зерна обычно экономически не оправдана — выгоднее обрабатывать компоненты для молодняка и белковые культуры.

Если в хозяйстве есть соя, экструдер для кормов сразу закрывает две задачи: производство экструдированных зерновых и полножирной сои как белково-энергетического компонента. О технологии сои мы подробно писали в статье «Экструзия сои: технология, режимы, выбор».

Экономика экструдирования зерна: из чего складываются затраты

Экономика, на которой строится экструдирование зерна, складывается из нескольких статей. Себестоимость экструдата включает стоимость зерна, электроэнергии, износа рабочих органов, труда операторов и амортизации линии. Электроэнергия на сухой экструзии — заметная статья: в отличие от дробления, здесь вся тепловая энергия получается за счёт работы двигателя.

Учитывайте и потерю массы: при экструзии и охлаждении из продукта испаряется часть влаги, поэтому из тонны зерна получается несколько меньше тонны экструдата. Разница зависит от исходной и конечной влажности. Регламент замены изнашиваемых деталей и складской запас запчастей позволяют избежать внеплановых простоев. Если покупку линии нужно растянуть во времени, рассмотрите лизинг оборудования.

Подбор экструдера для кормов с инженерами АгроСояКомплект

Экструдирование зерна окупается, когда линия подобрана под конкретное сырьё, объём и задачу: производство престартеров, собственный кормоцех хозяйства или выпуск компонентов на продажу. ООО «АгроСояКомплект» с 1999 года поставляет экструдеры, дробилки, транспорт и вспомогательное оборудование, а на собственных площадках производит полножирную сою — поэтому мы знаем работу экструдеров в реальном производстве.

• Расчёт производительности линии под ваши культуры и смеси.
• Подбор экструдера, дробилки, охладителя и транспорта из каталога.
• Монтаж, пусконаладка и обучение операторов — сервис АСК.
• Поставка запчастей и рекомендации по регламенту обслуживания.

Отправьте запрос через страницу контактов: укажите культуры, планируемый объём в сутки и назначение продукта — инженеры подготовят технико-коммерческое предложение.