В основе экструдирования лежат процессы: температурная обработка кормового средства под давлением; механохимическое деформирование продукта: "взрыв" продукта во фронте ударного поля. После тепловой обработки улучшаются вкусовые качества кормовых средств, так как образуются различные ароматические вещества и т.д., значительно возрастает активность ферментов в перевариваемости кормов, а также нейтрализация некоторых токсинов и гибель их продуцентов.
Зерно обрабатывают в пресс-экструдере при давлении до 100 атмосфер и температуре до 120 градусов С. В результате уничтожаются даже споровая микрофлора и возможные популяции бактерий и грибов. После этого из экструдера выходит вспученный, пористый продукт в виде жгута (стренг) диаметром 20-80 мм,с объемной массой 100-250кг в м3,влажностью 6-8%. Наряду с термической обработкой происходят глубокие изменения в питательных веществах. Так крахмал расщепляется до декстринов и сахаров, протеины подвергаются денатурации и в разы увеличивается усвояемость кормов. В результате такой комплексной обработки получают экструдант с приятным хлебным вкусом и запахом. Как понятно из вышесказанного, при такой уникальной обработке практически удваивается питательная ценность корма.
Кормление животных обычным кормом можно сравнивать с кормлением животных конфетами в свинцовой оболочке — животное усваивает лишь половину, поскольку почти вся энергия уходит на переваривание "обертки". В итоге просто поддерживается жизнедеятельность животных и получаются мизерные привесы и надои. При экструзионной обработке зерна и зерноотходов, половина работы желудка животного выполняется экструдером и поэтому энергия корма целиком идет на строительство организма животного.
Главным источником углеводов в кормовых рационах зверей является зерновые корма. Чаще всего, используется зерно злаковых культур: ячменя, пшеницы, кукурузы, овса и др. Большой процент кормового зерна, поступающего в хозяйства, имеет повышенную влажность. В таком зерне быстро возрастает количество плесневых грибов и аэробных бактерий, поэтому оно становится опасным для животных. В свежеубранном зерне даже при невысокой влажности содержится огромное количество микроорганизмов. Развитие содержащихся в зерне плесневых грибков и бактерий приводит к образованию токсинов либо при хранении корма, либо в организме животного. Наличие токсинов отмечается даже в подвергнутом сушке зерне влажностью 14%.
Большое практическое значение имеет метод обеззараживания и подготовки зерна к скармливанию путем его экструзии. В результате баротермического воздействия, возникающего в процессе экструдирования, происходит стерилизация зерна и инактивация находящихся в нем токсичных веществ. Экструдированный корм практически стерилен после 3–4 месячного хранения в обычных складских условиях. Даже мясокостная мука — наиболее подверженная бакобсеминению, при хранении (введенная в экструдант) не меняет своих свойств.
Из вышесказанного следует, что экструдированные корма незаменимы при откорме молодняка животных: свиней, лошадей, КРС, кроликов и т.д. Не менее продуктивно применение экструданта и при получении повышенных надоев, которые достигают в различных хозяйствах от 18 до 40%. Хорошие результаты получены после скармливания комбикормов, в состав которых входят 20% экструдированной пшеницы и 20% экструдированного гороха, при этом можно заменить до 50% кормов животного происхождения в рацион поросят сосунов-отъемышей. На основании экспериментов рекомендовано использовать не менее 30% экструдированного корма.
При влажности комбикорма 12–14% естественное разложение витаминов происходит значительно интенсивнее, чем в стренгах (7–9%). При экструдировании воздействие высоких температур происходит по длительности 10–12 секунд, за этот период времени витамины не подвергаются разрушению. Экструдант, кроме того, обладает хорошими абсорбирующими свойствами, поэтому он может служить профилактическим средством при желудочно-кишечных расстройствах.
Экструдированные корма обладают рядом преимуществ, которые необходимы для ведения современного животноводства:
- экструданта по весу нужно в два раза меньше, чем комбикорма;
- экструдированный комбикорм не нужно запаривать, а просто залить холодной водой;
- помет после вскармливания стренгов практически сразу является прекрасным органическим удобрением, поскольку в нем нет половы и семян сорных трав. Его сразу же можно вносить в почву, минуя фазу складирования, где помет должен "перегореть".
При экструзии под действием температуры и давления происходит глубокое преобразование структуры и свойств питательных веществ, что позволяет производить высококачественный продукт, обладающий следующими свойствами:
1. улучшаются вкусовые качества за счет однородности состава, устраняется неприятный запах, увеличивается доля cахаров за счет деструкции полисахоридов; под действием температуры и давления происходит стерилизация кормов, тем самым, улучшая их санитарный статус;
2. устраняется или значительно уменьшается влияние антипитательных факторов и их отрицательное воздействие на животных;
3. в результате экструзии получается более структурированный корм, специально приспособленный и лучше отвечающий потребностям животных, отрицательный эффект обработке сведен до минимума (деструкция витаминов, жиров и аминокислот) за счет быстроты операции, время прохождения продукта через экструдер составляет 30 секунд, а под воздействием максимальной температуры находится всего 5–6 секунд.
Применение экструдированных кормов обеспечивает:
- снижение скорости расщепляемости белка в преджелудках;
- повышение синтеза микробиального белка в преджелудках на 30 %;
- повышение усвояемости крахмала за счет его расщепления в процессе экструзии на сахара и декстрины;
- снижение скорости ферментации крахмала в преджелудках;
- повышение энергетической питательности рациона 10 - 15 %.
Характеристики экструдированных кормов.
Экструдированный ячмень имеет высокие вкусовые качества и повышенную до 12% перевариваемость питательных веществ в организме поросят.
Экструдированная пшеница становится высокоценным энергетический кормом с низким (1,2%) содержанием клетчатки. По содержанию протеина и особенно лизина (почти в 2 раза) превосходит кукурузу. Хорошо сочетается с использованием ингредиентов с высоким уровнем клетчатки (отруби, шрот подсолнечника, сухой жом, сухая барда и т.д.).
Влияние экструзии на белки
Экструзионная обработка повышает перевариваемость белков, делает более доступным аминокислоты вследствие разрушения в молекулах белка вторичных связей. Благодаря относительно низким температурам и кратковременности тепловой обработки сами аминокислоты при этом не разрушаются. В то же время экструдеры успешно нейтрализуют факторы, отрицательно влияющие на пищевую ценность сырья, такие как ингибитор трипсина, уреазу и прочие. Технология экструзии особенно благотворно влияет на белковые добавки для жвачных животных, так как при этом увеличивается количество белка, не разрушающегося в рубце животного, кроме того, экструзия обеспечивает более полную усвояемость белка в тонком отделе кишечника. В итоге повышается продуктивность скота и снижаются затраты кормов.
Влияние экструзии на крахмал
В процессе экструзии крахмал желатинируется, что повышает его усвояемость. При выходе из экструдера температура и давление резко падают, что приводит к увеличению конечного продукта в объёме.
Влияние экструзии на жиры
Происходит разрыв стенок жировых клеток, вследствие чего повышается энергетическая ценность продукта. Повышается стабильность жиров, благодаря тому, что такие ферменты, как липаза, вызывающие прогоркание масел, разрушаются в процессе экструзии, а лецитин и токоферолы, являющиеся природными стабилизаторами, сохраняют полную активность. Сырьё находится под воздействием максимальных температур всего 5–6 секунд, а для окисления требуется гораздо более высокая температура и более длительная тепловая обработка.
Влияние экструзии на клетчатку
Клетчатка в процессе трения и дробления измельчается, что повышает её переваримость.