宠物饲料挤压膨化技术的发展方向
挤压膨化技术兴起于食品加工行业，20 世纪50年代，美国率先将挤压技术应用于饲料工业，主要用于加工宠物食品，对动物饲料进行预处理以改进消化性和适口性及生产反刍动物蛋白补充料的尿素饲料。
20 世纪70 年代单螺杆挤压机被用于植物蛋白的工业化生产，到了80 年代，挤压技术已成为国外发展速度最快的饲料加工新技术， 它在加工特种动物饲料、水产饲料、早期断奶仔猪料及饲料资源开发等方面具有传统加工方法无可比拟的优点。挤压技术在我国饲料工业中的起步比较晚， 自20 世纪90 年代以来，国内的膨化技术才有了较大的发展。在这些实际生产应用中，挤压机无论在机械结构还是自动控制方面都有很多创新和发展。由于在产品成型方面，挤压膨化机比制粒机生产出的产品蓬松，密度小、硬度小，进而使产品具有适口性好，易消化，产品样式丰富，水质污染和浪费少等优点。而今，挤压膨化技术已成为宠物饲料加工的核心技术，有着不可替代的地位。由于宠物食品行业有着它固有的经济实力和科研价值，因此研究宠物食品加工的核心技术及设备有着非常重要的意义。
1 宠物饲料的加工工艺与设备宠物食品加工工艺是饲料生产工艺和食品生产工艺的结合。宠物料的种类有干膨化产品、半湿产品、软膨化产品、湿罐头产品和零食(或点心)。其中除了罐头产品外所有种类的宠物食品均与膨化工艺息息相关。由此可见膨化是宠物食品加工工业中的核心部分。而在宠物食品的加工过程中基本上都是采用挤压膨化技术。挤压膨化宠物食品的一般加工工艺为：原料配制→拌粉→预处理→挤压膨化→冷却干燥→抛光→油脂、调味剂喷涂→包装。主要设备组成：多功能搅拌机、螺旋上料机、调质器、膨化机、烤炉、抛光机、喷油机、喷脂机等。宠物饲料的原料主要以肉产品为主， 产品粘性强，不能用单螺杆挤压机进行经济的生产。而双螺杆挤压机减少了剪切范围，具有更有效的泵送作用及自擦净作用， 适用于生产新鲜肉类和含油脂高的饲料。因此，在宠物饲料的实际生产中，多使用双螺杆挤压膨化机。宠物饲料加工过程中影响其挤压膨化效果的因素有以下几个方面。① 机型的影响：湿法或干法、规格大小、螺杆长度与直径之比、螺杆结构、螺杆的磨损率、套筒的沟槽形状、压模直径、材料、模孔数量。② 物料特性的影响：密度、淀粉含量、油脂含量、水分、粗纤维含量。③ 调质的影响：喂料量、蒸汽与水分添加量（在何处加水）、蒸汽质量、水的温度。蒸汽添加量（5%~8%）、水分添加量（6%~12%）。④ 操作使用的影响：螺杆与套筒的搭配、给水的稳定性、配方的更换、套筒的保温、螺杆的冷却、后续加工(打碎、冷却、粉碎、喷涂、烘干)控制方法。
2 国内外宠物饲料挤压膨化设备的研究现状目前， 国外知名的挤压膨化设备生产商主要有：美国Wenger 公司、美国Extra-Tech 公司、英国Anderson公司、德国Amandus Kahl 公司、法国克莱斯劳(Clextral)公司。这些厂家生产的挤压膨化机已经能够实现温度、压力、转速的自动调节和数字显示，并且已经形成一定的产业规模。国内宠物挤压膨化机生产企业主要有：济南赛百诺科技开发有限公司、济南天时信机械设备厂、济南槐荫天机械设备厂、济南大亿膨化机械有限公司、北京金地三福膨化机制造有限公司等。这些国内企业生产的宠物饲料挤压膨化机在性能上有的已接近国际水平。近年来挤压机设备制造商为了适应饲料工业尤其是宠物饲料加工的发展，对挤压机进行了一系列研究与创新。
2.1 多色宠物饲料的挤压膨化设备近几年，宠物零食和点心成为宠物饲料市场中增速最快的部分，而多色点心颇受市场的欢迎。过去很多商家采用联合膨化法，这种方法一般需要两个膨化机， 每个膨化机均加工一种配方的物料，且这些物料通过普通成套模具进行联合膨化。每种配方的物料从各自的加工流水线出来后，再到另一个膨化机中进行交换。最后通过模具中的特殊装置，使得两个单独配方的物料随机结合在一起，生产出具有彩色花纹的产品。国外为多色宠物饲料的挤压膨化设备开发了一种混合模头。这种混合模头可以按1： 1 的比例生产双色产品，也能生产出多种形状的产品，用一台膨化机可以加工出由12 个色彩部分构成的产品。加工时通过缩小螺杆尾端直径将双螺杆挤压机两根相互啮合的螺杆分开来；这样，可以将两种不同颜色的物料喷射到这两根各自独立的螺杆内。来自每根螺杆经过均匀布色的热融物可在最后的模头内汇合，由一个模孔排出；不同的颜色可并列、可同心，也可混在一起形成不规则的大理石状，不过这种装置一次只能生产一种产品。瑞士布勒公司生产的挤压膨化设备通过使用特定的模具生产出了不同形状和不同颜色的产品，还可以使一种颜色的产品通过第二种颜色获得斑纹效果。但是在生产过程中需要注意：在成形切割阶段，必须完成对热融化产品的降压、成形和切割，因此模孔的形状至关重要。即使在成形切割过程中，可移动的切割设备实现了对模孔的控制，在此过程中还是蒸发了大量的湿气，为了防止冷凝和结块需要添加适当的热气和风量。
2.2 夹心宠物饲料的挤压膨化设备瑞士布勒公司所生产的挤压膨化设备已经成功地实现了夹心宠物食品的加工。此类产品需要挤压膨化机将配方中的部分成分熟化，通过泵系统添加无需熟化的填料，膨化后的操作过程（如输送、储藏和干燥）通常较复杂。以夹心枕形产品为例，连续膨化成的管状物料被送入模具，注入填充物，然后在后续的滚筒磨中对填充边缘进行修整，最后生产出一个个两端封口的枕头片形产品。现如今，国外的模具设计已经达到了很高的水平，充分的利用这些模具后，就可以生产出人们所能想象到的各种各样的宠物饲料。只要稍微改变挤出筒和相关部件， 就可以生产出形状各异、尺寸不一及密度不同的宠物饲料。目前国内的技术水平还仅仅局限于生产多种外观形状的宠物饲料，而在生产多色饲料和夹心饲料的技术上还有待突破。
2.3 通过电机、传动设计改善设备性能Almex 公司是第一家在挤压膨化设备上使用直流电机的公司。直流电机虽然结构复杂维护不便，但可以实现平滑调速，对于速度要求比较严格的场合多使用直流电机。使用直流电机，我们就可以精确地调整挤压膨化机螺杆的转速，确保了产品的质量。在传__动设计方面，Almex 的挤压膨化机既有v 带式的也有内置传动式的。美国Extra-Tech 公司生产的挤压膨化机使用的是内置传动，采用的是斜齿轮减速器。和常规的具有相同马力标定的v 带传动系统相比，这种减速器可将马力需求减小多达20 马力。而且这种内置的传动系统可以消除那些使v 带有效运转的日常维护工作。济南赛信机械有限公司生产的双螺杆挤压膨化机的主驱动、旋切均采用变频调速，动力强劲、运行平稳、节省能源。虽然我国生产的设备在性能上有一定的提高，但是其生产能力与国外的相比还是有很大的差距。
2.4 膨化机自动控制系统的改进国外在宠物饲料加工方面的膨化自动控制已向着与产品质量结合的方向发展，而我国计算机的引入主要还是解决生产自动化问题，仅注重于生产过程设备运行的监控和单机设备的控制，对于改善产品质量等方面还没有发挥应有的作用。通信网络在国外已应用到膨化过程控制，实现系统信息资源共享。虽然国外挤压膨化机的自动控制水平比国内高，但国内在膨化过程的控制上已有进一步的发展。瑞士布勒公司生产的ECOtwinTM 双螺杆挤压系统的特点是优秀的可靠性和易操作性。机械能和密度控制保证始终如一的高产品质量。机械能控制模块包括一个节流装置和两个阀门柱体。关闭阀门柱体将增加节流口之前的原料阻塞长度。这将导致填充率和停留时间的增加，从而增加机械能。通过设定好的机械能，优化产品质地和蒸煮程度。模块可以并入任意所需的工艺点，实现全生产线的自动化控制。而饲料的密度是在模具头处，与温度一起被选择性的设定。当面团还在挤压机中时，“密度控制系统”还能够实现热面团的蒸汽压力控制。在不影响蒸煮程度的同时，可以对产品的下沉和浮动特性进行大幅控制。释放的能量全部返回挤压机系统，而不会散发到调质阶段。国内济南赛信公司多年来在挤压膨化机方面的努力取得的技术优势体现在宠物食品生产线上。操作简单、易学、精确的参数控制，确保了产品能够在特定的温度、压力、湿度和时间里完成。但是和瑞士布勒公司的机械能和密度控制系统相比，还是有很大的差距。
3 结论自1993 年第一届国际饲料最高会议提出饲料发展要以动物福利为作业法典，保护环境和节约能源为发展准则，国外的商家们就不断地开拓创新，获得了商业利益和品质信誉的双赢。挤压膨化机模头的创新设计， 恰到好处地适应了宠物饲料多样性的市场需求。直流发电机，稳定的传动系统，高度的自动化，达到了节约成本、环保节能的目的。未来，国外宠物饲料机械设备制造商将继续围绕宠物的日常习惯，生产更富创新力的设备，而且将重点研制提高饲料质量的控制系统。相比而言，我国挤压膨化机发展缓慢，很多设备关键部位的零件还是采用国外进口。生产能力低下，产品单一化，自动化程度低，都是我们亟待解决的问题。因此，宠物饲料加工工艺与设备领域的研究有着广阔的前景和发展潜力。
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20 世纪70 年代单螺杆挤压机被用于植物蛋白的工业化生产，到了80 年代，挤压技术已成为国外发展速度最快的饲料加工新技术， 它在加工特种动物饲料、水产饲料、早期断奶仔猪料及饲料资源开发等方面具有传统加工方法无可比拟的优点。挤压技术在我国饲料工业中的起步比较晚， 自20 世纪90 年代以来，国内的膨化技术才有了较大的发展。在这些实际生产应用中，挤压机无论在机械结构还是自动控制方面都有很多创新和发展。由于在产品成型方面，挤压膨化机比制粒机生产出的产品蓬松，密度小、硬度小，进而使产品具有适口性好，易消化，产品样式丰富，水质污染和浪费少等优点。而今，挤压膨化技术已成为宠物饲料加工的核心技术，有着不可替代的地位。由于宠物食品行业有着它固有的经济实力和科研价值，因此研究宠物食品加工的核心技术及设备有着非常重要的意义。
1 宠物饲料的加工工艺与设备宠物食品加工工艺是饲料生产工艺和食品生产工艺的结合。宠物料的种类有干膨化产品、半湿产品、软膨化产品、湿罐头产品和零食(或点心)。其中除了罐头产品外所有种类的宠物食品均与膨化工艺息息相关。由此可见膨化是宠物食品加工工业中的核心部分。而在宠物食品的加工过程中基本上都是采用挤压膨化技术。挤压膨化宠物食品的一般加工工艺为：原料配制→拌粉→预处理→挤压膨化→冷却干燥→抛光→油脂、调味剂喷涂→包装。主要设备组成：多功能搅拌机、螺旋上料机、调质器、膨化机、烤炉、抛光机、喷油机、喷脂机等。宠物饲料的原料主要以肉产品为主， 产品粘性强，不能用单螺杆挤压机进行经济的生产。而双螺杆挤压机减少了剪切范围，具有更有效的泵送作用及自擦净作用， 适用于生产新鲜肉类和含油脂高的饲料。因此，在宠物饲料的实际生产中，多使用双螺杆挤压膨化机。宠物饲料加工过程中影响其挤压膨化效果的因素有以下几个方面。① 机型的影响：湿法或干法、规格大小、螺杆长度与直径之比、螺杆结构、螺杆的磨损率、套筒的沟槽形状、压模直径、材料、模孔数量。② 物料特性的影响：密度、淀粉含量、油脂含量、水分、粗纤维含量。③ 调质的影响：喂料量、蒸汽与水分添加量（在何处加水）、蒸汽质量、水的温度。蒸汽添加量（5%~8%）、水分添加量（6%~12%）。④ 操作使用的影响：螺杆与套筒的搭配、给水的稳定性、配方的更换、套筒的保温、螺杆的冷却、后续加工(打碎、冷却、粉碎、喷涂、烘干)控制方法。
2 国内外宠物饲料挤压膨化设备的研究现状目前， 国外知名的挤压膨化设备生产商主要有：美国Wenger 公司、美国Extra-Tech 公司、英国Anderson公司、德国Amandus Kahl 公司、法国克莱斯劳(Clextral)公司。这些厂家生产的挤压膨化机已经能够实现温度、压力、转速的自动调节和数字显示，并且已经形成一定的产业规模。国内宠物挤压膨化机生产企业主要有：济南赛百诺科技开发有限公司、济南天时信机械设备厂、济南槐荫天机械设备厂、济南大亿膨化机械有限公司、北京金地三福膨化机制造有限公司等。这些国内企业生产的宠物饲料挤压膨化机在性能上有的已接近国际水平。近年来挤压机设备制造商为了适应饲料工业尤其是宠物饲料加工的发展，对挤压机进行了一系列研究与创新。
2.1 多色宠物饲料的挤压膨化设备近几年，宠物零食和点心成为宠物饲料市场中增速最快的部分，而多色点心颇受市场的欢迎。过去很多商家采用联合膨化法，这种方法一般需要两个膨化机， 每个膨化机均加工一种配方的物料，且这些物料通过普通成套模具进行联合膨化。每种配方的物料从各自的加工流水线出来后，再到另一个膨化机中进行交换。最后通过模具中的特殊装置，使得两个单独配方的物料随机结合在一起，生产出具有彩色花纹的产品。国外为多色宠物饲料的挤压膨化设备开发了一种混合模头。这种混合模头可以按1： 1 的比例生产双色产品，也能生产出多种形状的产品，用一台膨化机可以加工出由12 个色彩部分构成的产品。加工时通过缩小螺杆尾端直径将双螺杆挤压机两根相互啮合的螺杆分开来；这样，可以将两种不同颜色的物料喷射到这两根各自独立的螺杆内。来自每根螺杆经过均匀布色的热融物可在最后的模头内汇合，由一个模孔排出；不同的颜色可并列、可同心，也可混在一起形成不规则的大理石状，不过这种装置一次只能生产一种产品。瑞士布勒公司生产的挤压膨化设备通过使用特定的模具生产出了不同形状和不同颜色的产品，还可以使一种颜色的产品通过第二种颜色获得斑纹效果。但是在生产过程中需要注意：在成形切割阶段，必须完成对热融化产品的降压、成形和切割，因此模孔的形状至关重要。即使在成形切割过程中，可移动的切割设备实现了对模孔的控制，在此过程中还是蒸发了大量的湿气，为了防止冷凝和结块需要添加适当的热气和风量。
2.2 夹心宠物饲料的挤压膨化设备瑞士布勒公司所生产的挤压膨化设备已经成功地实现了夹心宠物食品的加工。此类产品需要挤压膨化机将配方中的部分成分熟化，通过泵系统添加无需熟化的填料，膨化后的操作过程（如输送、储藏和干燥）通常较复杂。以夹心枕形产品为例，连续膨化成的管状物料被送入模具，注入填充物，然后在后续的滚筒磨中对填充边缘进行修整，最后生产出一个个两端封口的枕头片形产品。现如今，国外的模具设计已经达到了很高的水平，充分的利用这些模具后，就可以生产出人们所能想象到的各种各样的宠物饲料。只要稍微改变挤出筒和相关部件， 就可以生产出形状各异、尺寸不一及密度不同的宠物饲料。目前国内的技术水平还仅仅局限于生产多种外观形状的宠物饲料，而在生产多色饲料和夹心饲料的技术上还有待突破。
2.3 通过电机、传动设计改善设备性能Almex 公司是第一家在挤压膨化设备上使用直流电机的公司。直流电机虽然结构复杂维护不便，但可以实现平滑调速，对于速度要求比较严格的场合多使用直流电机。使用直流电机，我们就可以精确地调整挤压膨化机螺杆的转速，确保了产品的质量。在传__动设计方面，Almex 的挤压膨化机既有v 带式的也有内置传动式的。美国Extra-Tech 公司生产的挤压膨化机使用的是内置传动，采用的是斜齿轮减速器。和常规的具有相同马力标定的v 带传动系统相比，这种减速器可将马力需求减小多达20 马力。而且这种内置的传动系统可以消除那些使v 带有效运转的日常维护工作。济南赛信机械有限公司生产的双螺杆挤压膨化机的主驱动、旋切均采用变频调速，动力强劲、运行平稳、节省能源。虽然我国生产的设备在性能上有一定的提高，但是其生产能力与国外的相比还是有很大的差距。
2.4 膨化机自动控制系统的改进国外在宠物饲料加工方面的膨化自动控制已向着与产品质量结合的方向发展，而我国计算机的引入主要还是解决生产自动化问题，仅注重于生产过程设备运行的监控和单机设备的控制，对于改善产品质量等方面还没有发挥应有的作用。通信网络在国外已应用到膨化过程控制，实现系统信息资源共享。虽然国外挤压膨化机的自动控制水平比国内高，但国内在膨化过程的控制上已有进一步的发展。瑞士布勒公司生产的ECOtwinTM 双螺杆挤压系统的特点是优秀的可靠性和易操作性。机械能和密度控制保证始终如一的高产品质量。机械能控制模块包括一个节流装置和两个阀门柱体。关闭阀门柱体将增加节流口之前的原料阻塞长度。这将导致填充率和停留时间的增加，从而增加机械能。通过设定好的机械能，优化产品质地和蒸煮程度。模块可以并入任意所需的工艺点，实现全生产线的自动化控制。而饲料的密度是在模具头处，与温度一起被选择性的设定。当面团还在挤压机中时，“密度控制系统”还能够实现热面团的蒸汽压力控制。在不影响蒸煮程度的同时，可以对产品的下沉和浮动特性进行大幅控制。释放的能量全部返回挤压机系统，而不会散发到调质阶段。国内济南赛信公司多年来在挤压膨化机方面的努力取得的技术优势体现在宠物食品生产线上。操作简单、易学、精确的参数控制，确保了产品能够在特定的温度、压力、湿度和时间里完成。但是和瑞士布勒公司的机械能和密度控制系统相比，还是有很大的差距。
3 结论自1993 年第一届国际饲料最高会议提出饲料发展要以动物福利为作业法典，保护环境和节约能源为发展准则，国外的商家们就不断地开拓创新，获得了商业利益和品质信誉的双赢。挤压膨化机模头的创新设计， 恰到好处地适应了宠物饲料多样性的市场需求。直流发电机，稳定的传动系统，高度的自动化，达到了节约成本、环保节能的目的。未来，国外宠物饲料机械设备制造商将继续围绕宠物的日常习惯，生产更富创新力的设备，而且将重点研制提高饲料质量的控制系统。相比而言，我国挤压膨化机发展缓慢，很多设备关键部位的零件还是采用国外进口。生产能力低下，产品单一化，自动化程度低，都是我们亟待解决的问题。因此，宠物饲料加工工艺与设备领域的研究有着广阔的前景和发展潜力。
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文章录入：希望的田野 责任编辑：耕农