Các enzyme làm cho quá trình ép viên ít tốn điện năng tiêu thụ

Chăn nuôi trên toàn thế giới đang hướng tới mục tiêu đáp ứng nhu cầu protein động vật ngày càng tăng. Nhận thức của người tiêu dùng về tính bền vững sẽ tạo áp lực lên ngành công nghiệp thức ăn chăn nuôi toàn cầu để ghi nhận rằng việc sản xuất động vật nuôi là an toàn và bền vững với môi trường.

Tiêu thụ điện năng (PC) trong quá trình ép viên thức ăn gia súc (AFP) và sự thải ra các loại khí nhà kính tạo nên tranh luận đối với sự bền vững của nông nghiệp. Vì thế PC trong AFP có thể được coi là một yếu tố quan trọng liên quan đến sản xuất thức ăn chăn nuôi bền vững và không nên bỏ qua. Xử lý hơi nước trong AFP được biết là làm giảm các mầm bệnh hiệu quả trong cám thức ăn và cũng mang lại lợi ích kinh tế.

Sử dụng năng lượng trong nhà máy thức ăn chăn nuôi

AFP toàn cầu thì khó định lượng nhưng số liệu gần đây cho thấy 850 triệu tấn thức ăn cho tất cả các loài. Theo một báo cáo được đưa ra bởi Carbon Trust (2010), công suất điện trung bình trong sản xuất thức ăn chăn nuôi ở Anh là khoảng 85 kWh/t. Một nhà máy điển hình ở Anh sản xuất hàng năm 250.000 tấn thức ăn có thể sẽ tiêu tốn £ 750.000 (913.400 €) năng lượng. Theo kết quả của những chi phí này, ngành công nghiệp thức ăn chăn nuôi và các cơ quan nghiên cứu đang cố gắng để tăng tiết kiệm điện trong AFP.

Những khoản tiết kiệm phải bền vững và không ảnh hưởng đến các thông số chất lượng, vệ sinh thức ăn. PC nhiều ở AFP xảy ra trong nhà máy chế tạo viên thức ăn do ma sát giữa nghiền thức ăn, rập khuôn và lăn (Mohsenin, 1986). Hệ số ma sát (cf) được xác định bằng tỷ lệ giữa lực ma sát và lực bình thường với bề mặt tiếp xúc. Các cf phụ thuộc vào đặc tính của viên và nguyên liệu thức ăn lạnh.

Nếu nguyên liệu vẫn còn trong trạng thái gắn chặt ở lỗ khuôn thì sự dịch chuyển mạnh và kết nối giữa các hạt tăng, do đó tính chất vật lý của viên thức ăn tốt hơn. Kỹ thuật khuôn ảnh hưởng đến chất lượng viên thức ăn khoảng 35% (Reimer, 1992). Giảm ma sát bởi các thiết lập khuôn/con lăn có thể cải thiện tính chất vật lý của viên thức ăn (Miladinovic và Svihus, 2005) đối với PC cao hơn.

Các enzyme có thể hỗ trợ như thế nào

Các enzym có khả năng làm giảm độ nhớt trong hạt ngũ cốc và do đó giảm PC được Marquardt và Brufau công nhận (1997). Enzymes như một chất xúc tác sinh học được chứng minh để tăng tốc độ các phản ứng trong điều chế thức ăn và cũng có thể duy trì chất lượng viên thức ăn do giảm nhiệt ma sát. Hầu hết các sản phẩm men có sẵn trong hai hình thái, bột khô và các chất lỏng hòa tan trong nước. Bột men với nước men được cho là sẽ dễ dàng kết hợp và ổn định hơn.

Các enzyme thường được pha trộn với nhau cùng các thành phần thức ăn khác trước khi sản xuất. Các kết quả khoa học đang cho thấy tính khả quan trong hiệu suất vật nuôi với các enzyme và liều lượng tối ưu (Spring và Gadient, 1997). Tuy nhiên, các tài liệu không cung cấp thông tin về ảnh hưởng của các enzym khác nhau ở sự giảm PC trong AFP. Vì vậy, việc nghiên cứu có hệ thống được yêu cầu cấp bách và FORTEK đã nghiên cứu ảnh hưởng của sản phẩm có enzyme khác nhau cũng như sự kết hợp của chúng trên PC trong suốt AFP.

Thử nghiệm ép viên

Chế độ ăn dựa vào ngô đã được chuẩn bị tại FORTEK bằng cách nghiền các nguyên liệu thô sử dụng búa nghiền có kích thước 3mm và pha trộn các thành phần thô với máy trộn hai trục cán trong 60 giây. Việc bổ sung tất cả các enzym dựa trên chất lỏng được thực hiện bằng cách phun sau lần đầu tiên pha trộn chất lỏng-enzym với 0,2% nước. Bột-enzym được pha trộn cùng với 1 kg cám hỗn hợp trước khi thêm vào máy trộn. Tất cả các sản phẩm enzym được thêm vào trong quá trình trộn thức ăn trước khi ép viên thủy nhiệt. Mỗi sản phẩm enzym được áp dụng ở mức độ thương mại khuyến khích.

Thiết kế sản xuất thử nghiệm được trình bày trong Bảng 1. Một loạt các thử nghiệm ép viên, trong đó có cùng mức độ điều hòa hơi nước, được thực hiện với một thông số cố định khoảng 1100 kg/h. Mỗi khuôn được làm nóng trước AFP ở 81 °C trong điều hòa dòng chảy liên tục 30 giây. Nhiệt độ điều hòa được điều khiển tự động. Vòng khuôn ép hai cuộn và sử dụng khoảng cách cố định đến khuôn khoảng 1 mm.Đường kính của lỗ khuôn là 3 mm và chiều dài 42 mm. Các phép đo PC được thực hiện với máy bốc điện HOIKI một lần 60 giây trong 40 phút.

Trung bình 10 kg mỗi mẫu được thu thập ngay sau khi ép viên và làm lạnh trong 10 phút. Sau khi làm mát, khoảng 2,5 kg mẫu thức ăn cho mỗi chế độ ăn được lấy ngẫu nhiên để phân tích thêm. Phân tích độ ẩm được thực hiện bằng quy trình chuẩn (EU 71/393). Chỉ số độ bền viên (PDI%) được đo bằng máy kiểm tra New Holmen, khoảng 100 gram mỗi viên. PDI% từ máy thử nghiệm được ghi lại bằng tay. Phân tích độ cứng được định nghĩa như lực tối đa cần thiết để ép một viên được máy thử xi lanh Kahl thực hiện cho mỗi khẩu phần chứa 15 viên thức ăn có cùng kích cỡ.

Kết quả và thảo luận

Kết quả được trình bày trong bảng 1 là những giá trị trung bình. Sau khi nghiền đến AFP, độ ẩm nghiền là khác nhau (+/- 0,5%) do hơi nước tự động thêm vào không phù hợp. Sự khác biệt này không có ảnh hưởng đáng kể trên PC (Hình 1). Sau khi làm mát, tất cả độ ẩm dưới các giá trị thương mại (Bảng 1). Sự biến động về độ ẩm trước AFP có ảnh hưởng thấp lên PC hoặc đặc tính vật lý của viên thức ăn (hình 1, 2 và 3).

Điều đó được thể hiện bởi các giá trị R² thấp. Tuy nhiên, dấu hiệu cho thấy độ ẩm thấp có thể làm giảm độ bền, điều này do H+ liên kết giữa các hạt thấp. Phân tích độ cứng không được quan sát (Hình 3). Tuy nhiên, sự khác biệt trong PC được gây ra do việc thêm các sản phẩm enzyme (Hình 4) có ảnh hưởng đáng kể đến độ bền sản phẩm thấp hơn (Hình 5). Điều này có thể liên quan trực tiếp đến giảm độ nhớt, hệ số ma sát và lực nén thấp hơn giữa vòng khuôn và con lăn. Các quan sát rõ nhất liên quan đến dạng lỏng của Econase XT25 có độ bền và độ cứng tối ưu.

Đối với đặc điểm vật lý tốt nhất của viênthức ăn, sự kết hợp của men bột, Econase XT5 và Quantum xanh 40, nên được xem xét. Để đánh giá sự ổn định của sản phẩm enzym trước quá trình ép viên bột và chất lỏng thì cần quan sát chỉ số phục hồi enzym (RI) so với giá trị dự kiến. Các giá trị được trình bày trong Bảng 1 chỉ ra rằng tất cả các sản phẩm enzyme có RI dự kiến hoặc cao hơn ở nhiệt độ nghiền thương mại.

Kết luận

Bài viết này chỉ ra rằng giảm PC trong ép viên ở các sản phẩm enzym thử nghiệm, không phân biệt hình thức enzyme. Điều này được thể hiện rõ đối với hình thức men lỏng Econase XT 25. Giảm PC trong ép viên cho men lỏng khoảng 30% và bột là 26% khi so sánh với chế độ ăn cơ bản. Các enzyme được coi là chất phụ gia thức ăn chăn nuôi và được xử lý như vậy bởi các ngành công nghiệp thức ăn.

Dự kiến rằng việc sử dụng các enzyme trong tương lai sẽ trở nên phổ biến hơn và chúng sẽ được biên soạn theo mục tiêu sản xuất cũng như lợi ích dinh dưỡng. Nghiên cứu liên quan đến giảm tiêu thụ năng lượng thông qua việc sử dụng enzyme sẽ không chỉ tiếp tục đạt tốc độ hiệu quả mà chắc chắn sẽ thực hiện được nhiều lợi ích.

Nguồn: AllAboutFeed, 30/05/2014

Biên dịch: NGỌC THƠ

Biên soạn: 2LUA.VN