谷物饲料蒸汽压片技术原理和应用效果
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谷物饲料蒸汽压片技术原理和应用效果. 中国农业大学动物科技学院 孟庆翔. 蒸汽压片技术处理饲料研究 历史与背景. 谷物压片最初( 60 年代初)是在生长育肥牛上进行试验的,证明能使其饲养效率改善,这与淀粉消化率提高以及瘤胃丙酸比例上升、乙酸比例下降有关。 由于乙酸盐在乳脂合成中起作用,而乳脂又在牛奶定价中有重要作用,所以谷物蒸汽压片技术在奶牛饲养中一直没有广泛应用。上世纪 90 年代以后,乳蛋白含量在牛奶定价中成为比乳脂率更重要的因素,这时谷物蒸汽压片技术才在全世界的奶牛业大面积推广应用。. 饲用谷物的种类和加工.  玉米、高粱、大麦、燕麦、小麦等

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Presentation Transcript

谷物饲料蒸汽压片技术原理和应用效果

中国农业大学动物科技学院

孟庆翔


蒸汽压片技术处理饲料研究历史与背景

谷物压片最初(60年代初)是在生长育肥牛上进行试验的,证明能使其饲养效率改善,这与淀粉消化率提高以及瘤胃丙酸比例上升、乙酸比例下降有关。

由于乙酸盐在乳脂合成中起作用,而乳脂又在牛奶定价中有重要作用,所以谷物蒸汽压片技术在奶牛饲养中一直没有广泛应用。上世纪90年代以后,乳蛋白含量在牛奶定价中成为比乳脂率更重要的因素,这时谷物蒸汽压片技术才在全世界的奶牛业大面积推广应用。


饲用谷物的种类和加工

玉米、高粱、大麦、燕麦、小麦等

整粒谷物必须经过物理学处理:破碎、粉碎、干压扁、蒸汽压片等


加工方法

冷-热加工:破碎、压扁、粉碎

冷-湿加工:浸泡、加水调制、高水分贮存

热-干加工:焙烤、挤压、爆破、压粒

热-湿加工:蒸汽压片、蒸汽碾压


1 蒸汽压片(SF)和蒸汽压扁(SR)处理玉米改善奶牛全消化道淀粉消化率和产奶性能的比较

资料来源:Theurer et al., 1999


2 饲喂蒸汽压片玉米和蒸汽压片高粱饲粮,可以使奶牛产生相同的产奶性能

资料来源:Theurer et al., 1999


3 dhiman et al 2002

3 蒸汽压片玉米对奶牛生产性能的影响(Dhiman et al., 2002)






玉米经蒸汽压片处理与常规处理相比提高肉牛生产性能的程度(玉米经蒸汽压片处理与常规处理相比提高肉牛生产性能的程度(%)

作者 对照玉米 日增重 干物质采食 增重/饲料

Matushi & Montgomey (1967) 磨碎 6.7 -5.0 12.2

Lee et al. (1982a) 整粒 -11.0 -12.5 1.7

Lee et al. (1982b) 整粒 15.1 2.0 12.8

Ramirez e al. (1985) 整粒 6.4 4.3 11.2

Zinn (1987) 干碾压 1.7 -5.3 7.4

Barajas & Zinn (1998a) 干碾压 7.6 -10.1 19.6

Barajas & Zinn (1998b) 干碾压 10.1 -6.6 17.9

Ward (2000) 干碾压 7.0 -7.0 15.0

试验平均 5.5 –5.0 12.2


为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?


CORN COMPOSITION为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?


谷物的淀粉含量为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?

小麦 77%

玉米 72%

高粱 70%

大麦和燕麦 57%


Region为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?

Item

Midwest

South East

Sample

45

45

Protein

8.93 (0.54)

8.92(0.65)

Oil

4.02 (0.28)

4.02(0.26)

Starch

71.38 (0.79)

71.35(0.97)

产地对常规玉米营养成分的影响


蛋白含量与淀粉含量的关系为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?


籽粒密度与淀粉含量的关系为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?


玉米产量与淀粉含量的关系为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?


淀粉糊化为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?

  • 是淀粉颗粒的不可逆膨胀过程

  • 生淀粉在带平偏振镜的显微镜下观测呈星形轮状双折射

  • 吸收水分并在糊化温度范围(GTR) 内膨胀

    在GTR的起端会损失一些双折射性

    在双折射性的终端温度(BEPT)下损失98%的双折射性

  • 普通玉米淀粉的GTR是62 – 72o C


Leach 1965
淀粉种类影响玉米淀粉糊化程度为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?(Leach, 1965)


蒸汽压片工艺过程为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?

 加水8-10个百分点调制谷物;

 将谷物保持12-18小时;

 在蒸汽调制器中常压调制35-60分钟;

 对辊碾压;

 冷却、干燥或直接饲喂。


调 制为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?

  • 调制需要TTM(time temperature moisture )

time

temperature

moisture


蒸汽压片机组工艺流程为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?


美国一家谷物蒸汽压片饲料厂为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?

谷物蒸汽压片流程图


为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?

辊压冲头

转动辊

辊间距


Roll corrugation
ROLL CORRUGATION为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?


蒸汽压片的效果为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?

 提高糊化度

糊化度可提高到50%-60%

 使淀粉具有水溶性

 控制消化速率和消化部位

蒸汽压片使谷物过瘤胃淀粉含量增加,从而将淀粉的消化部位由瘤胃转移到小肠,小肠淀粉消化率达到99%以上,几乎可以达到全消化。


蒸汽压片提高了玉米的肉牛净能值为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?

Zinn (1990)报道,蒸汽压片玉米的DE为4.22Mcal/kg,比干压片玉米高6.3%。


蒸汽压片提高了谷物的的产奶净能值为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?


Zinn et al 1995
蒸汽压片玉米可以提高肉牛对淀粉的消化率为什么蒸汽压片会使谷物的饲喂价值得到如此大的改进?(Zinn et al., 1995)


蒸汽压片谷物提高了瘤胃及小肠的淀粉消化率以及十二指肠的微生物流量蒸汽压片谷物提高了瘤胃及小肠的淀粉消化率以及十二指肠的微生物流量


蒸汽压片提高了再循环进入奶牛胃肠道的氮素流量蒸汽压片提高了再循环进入奶牛胃肠道的氮素流量


Dhiman et al 2002
蒸汽压片玉米可以提高奶牛对淀粉的消化率蒸汽压片提高了再循环进入奶牛胃肠道的氮素流量(Dhiman et al., 2002)


蒸汽压片蒸汽压片提高了再循环进入奶牛胃肠道的氮素流量:打破淀粉颗粒周围的蛋白质基质

以下两因素的协同作用 :

  • 淀粉颗粒吸收水分

  • 碾压度(谷物片的厚度)

    打破蛋白质基质也能提高淀粉溶解度


蒸汽压片对瘤胃后蛋白质消化的影响蒸汽压片提高了再循环进入奶牛胃肠道的氮素流量


蒸汽压片对瘤胃后淀粉消化的影响蒸汽压片提高了再循环进入奶牛胃肠道的氮素流量


蒸汽压片对蛋白质和淀粉消化的影响蒸汽压片提高了再循环进入奶牛胃肠道的氮素流量


影响蒸汽压片效果的因素蒸汽压片提高了再循环进入奶牛胃肠道的氮素流量


Flake density comparison
FLAKE DENSITY COMPARISON蒸汽压片提高了再循环进入奶牛胃肠道的氮素流量


蒸汽压片玉米密度对肉牛采食量的影响 蒸汽压片提高了再循环进入奶牛胃肠道的氮素流量

(Zinn, 1990)


蒸汽压片玉米的密度对肉牛日粮在瘤胃内淀粉蒸汽压片提高了再循环进入奶牛胃肠道的氮素流量

消化率的影响 (Zinn, 1990)


蒸汽压片玉米密度对肉牛增重速度的影响蒸汽压片提高了再循环进入奶牛胃肠道的氮素流量

(Zinn, 1990)



蒸汽压片玉米

干碾玉米

项目

34

47

67

干物质, %

88

83

83

80

密度, g/liter

540

350

350

320

蒸汽处理时间对蒸汽压片玉米特性的影响 (Zinn, 1990)

蒸汽,分钟


Corn (>70%)

Regular

Waxy

ADG, kg

1.44

1.52

Feed intake, kg

8.91

9.07

Feed:gain

6.17

5.93

干碾压处理普通与蜡质玉米饲喂肉牛的7个生产性能试验比较

(Henderson, 1974)

+5.6%

+1.8%

-3.9%

Note: growth performance suggests that the NEm of dry processed

waxy corn is roughly 2.5% greater than that of regular corn.


7 snyder et al 1974

Steam-flaked corn (85%)

Regular

Waxy

Steers

2408

2389

Initial wt., kg

320

319

Final wt., kg

474

474

ADG, kg

1.57

1.57

Feed intake, kg

12.8

12.9

Feed:gain

8.12

8.21

普通与蜡质玉米经蒸汽压片处理后饲喂肉牛的7个生产性能试验结果比较(Snyder et al., 1974)


普通与高油玉米的营养成分比较

Item

Normal

High oil

Oil, %

4.0

7.5

Protein, %

9.0

9.6

NFE, %

82.4

78.3

TDN, %

90.2

93.3

NEm,

Mcal/kg

2.24

2.35


普通与高油玉米蒸汽压片的肉牛生产性能比较 (Derington et al., 2000)

Steam-flaked corn (77%)

Regular +

3.9% fat

High-oil

Initial wt., kg

287

290

Final wt., kg

588

582

ADG, kg

1.82

1.77

-2.7%

Feed intake, kg

8.46

8.68

+2.6%

Feed:gain

4.65

4.90

+5.4%

+2.9%

NEm corn, Mcal/kg

2.38*

2.45

Expected NEm = 2.51 Mcal/kg

*NRC (1984)



谷物蒸汽压片效果的检验

 压片密度和压片厚度

 实验室检测

  • 显微镜检法:原始检测法

  • 酶解法 ( 淀粉葡糖苷酶):实验室检测法

  • 产气法:生物学检测法

  • 近红外光谱分析(NIR)快速测定法


氮素分析仪

蒸汽压片检测实验室一角

人工瘤胃发酵装置

离子色谱仪


结 论

 谷物蒸汽压片提高 NEm 和 NEg值 14%到 18%;

 NRC(1996) 可能低估蒸汽玉米的 NEg 3%

NEm = 2.40 Mcal/kg

NEg = 1.69 Mcal/kg

 NRC(1996) 高估干压片玉米的 NEg值 4%:

NEm = 2.09 Mcal/kg

NEg = 1.43 Mcal/kg


饲喂密度适宜的蒸汽压片谷物可以提高肉牛的增重速度和饲料转化效率,提高泌乳母牛的产奶量、乳蛋白率和产奶的饲料转化效率,但略微降低乳脂率。饲喂密度过低(<260克/升)的蒸汽压片谷物可能引起瘤胃臌气和酸中毒。

 玉米和高粱的最适压片密度大约在320-360克/升之间。


谢 谢 !

联系地址:

孟庆翔 教授

中国农业大学动物科技学院

北京市海淀区圆明园西路2号

电话: 010 6273 3799或010 6273 1156

Email: qxmeng[email protected]


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