膨化高蛋白寵物食品生產技術研究進展

李慶凱，高一桐

（江蘇牧羊控股有限公司，國家飼料加工裝備工程技術研究中心，江蘇 揚州 225000）

隨著中國經濟的飛速發展以及國民生活水平的不斷提高，中國寵物行業迎來了一個快速的時期。寵物行業已形成了一條完整的產業鏈，包括食品、用品、活動、美容、保健等一些列產品與服務。根據中商產業研究院的報告顯示，2012—2017年中國寵物行業規模年均復合增長達到34.26%。2017年中國寵物行業市場規模達到1 470億元，同比增長20.5%。其中，寵物食品在寵物行業中占比最高，達到33.8%。面對發展如此迅速的寵物食品市場，對于寵物食品的生產者來說，能夠提供多元化以及品質穩定的產品，顯得尤為重要。

在寵物食品的巨大市場份額中，膨化寵物主糧的占比不容忽視。而膨化設備幾乎是生產寵物主糧不可缺少的核心設備之一。對于生產者來說，膨化設備同樣也是投資最大的成本之一，所以在實際生產過程中，生產者絕大多數情況下，會通過一臺膨化設備生產不同的產品。而通常不同產品的配方結構組成差異較大，這就導致產品品質的差異性較大。作為膨化設備的制造和提供方，在服務的過程中，發現生產成犬糧和幼犬糧時，膨化設備的加工參數以及產能往往差異巨大。本文通過對膨化過程的簡介以及配方構成影響膨化產品品質幾方面，進行造成此差異的分析。

膨化的過程通過高溫、高壓起到殺菌作用，并且使得配方中的淀粉進行糊化，蛋白質產生變性，最終通過一個具有多孔的模板，進行切割成型為最終產品[1]。膨化的加工特點決定了其生產的產品具有較高的淀粉糊化度，一般膨化加工至少可以使淀粉的糊化度＞80%，從而提升了其適口性以及消化吸收程度[1-6]。同時，由于膨化加工的顆粒成品具有氣孔網狀的組織化結構，為噴涂誘食劑等工序帶來了便捷性和優勢。

在進行膨化主糧的生產時，發現使用同樣螺桿配置的膨化設備，對于成犬糧和幼犬糧的生產區別非常大。甚至發現在某些寵物食品廠，幼犬糧無法正常生產，因為其顆粒基本沒有膨脹[9-10]。實際生產過程中發現的成犬糧與幼犬糧的生產對比見表1。

由表1可知，同樣的設備進行生產，成犬糧與幼犬糧的產能差異居然高達1.8 t·h-1，而且顆粒的膨脹程度差異明顯。

表1 成犬主糧與幼犬主糧膨化生產實況對比

1 配方差異

膨化的加工過程對配方是比較敏感的[7]。很多時候當生產者的配方進行較大更改時，膨化機的產能和產品品質會有較大變動。而成犬糧與幼犬糧的配方結構，恰恰存在著這種差異性。通常來說，成犬糧和幼犬糧的大體配方中淀粉與蛋白質的比例見表2。

表2 成犬糧與幼犬糧大體配方中淀粉與蛋白質含量對比 %

由表2可知，成犬糧中的淀粉含量較幼犬糧高，而蛋白質含量明顯偏低。從膨化設備的角度，膨化過程必須有淀粉，才能夠產生膨脹的膨化顆粒。膨化的高溫高壓特殊加工過程，會使淀粉變為糊化淀粉，而糊化淀粉在膨化成型的過程中，起到了黏結劑的作用。在出模板壓力瞬間釋放的過程中，作為黏結劑的糊化淀粉被膨脹開，從而產生氣孔狀的膨脹顆粒[8]。所以，膨化產品的配方成分中，必須擁有一定的淀粉含量。而蛋白質對于膨化過程的影響，在寵物主糧的生產過程中同樣非常重要。

幼犬糧的配方中，往往會添加肉粉、肉骨粉等等動物性蛋白質，以提高產品的營養成分，配合幼犬的生長需要。但是，蛋白質含量的提升，對于膨化設備的改變往往被生產者忽略。蛋白質在膨化加工過程中，由于高溫、水分和剪切力的同時存在，會發生變性，而變性蛋白可以使膨化顆粒具有黏性[11-15]。但不是所有蛋白源都具有較好的膨脹性能。幼犬糧中所加入的已經熟化過的肉粉等動物性蛋白，恰恰是屬于在膨化過程中具有黏性而不具備較好的膨脹性能的非功能性蛋白源[11,16-17]。而幼犬糧的生產配方中，具有大量的非功能性蛋白源，所以導致了表2中出現的結果——相同的膨化設備，而顆粒的膨脹程度差異明顯。

2 高蛋白幼犬糧配方的膨化生產工藝參數

對于膨化的加工過程，通常使用SME（特殊機械能）來對膨化過程進行衡量。SME的計算方式見式1。

如果200kW電機的膨化機，生產時負載為85%，產能為5t·h-1，則

對比表1中膨化生產成犬糧與幼犬糧的SME參數，則可以明顯看到不同，如表3所示。

表3 成犬糧與幼犬糧膨化生產時SME對比 kW·h·t-1

生產幼犬時的SME明顯高于成犬糧，幼犬SME與成犬SME比值約為1.56。而產生該差異的原因，就是上述對于蛋白質影響膨化過程的簡述。因為幼犬糧加入了大量的非功能性蛋白，膨化過程中產生的變性蛋白具有黏性，而不具有較好的膨脹性能，故此從某種程度上限制了顆粒的膨脹程度與產能[18-19]。而這個現象，是生產者在更換配方時候無法避免的。如果只為了追求產能，則必然會導致生產出的幼犬糧不合格、膨脹不起來、適口性差等品質缺陷。

3 通過更改結構來實現同時生產成犬糧與幼犬糧

通過以上的分析，對于幼犬糧的生產參數以及導致差異的成因，有了較為清晰的了解。在安徽某寵物主糧廠，進行了實驗。該寵物糧廠使用SJPS120×2雙螺桿膨化設備進行成犬糧的生產，產能可達5 t·h-1。但是其幼犬糧生產時，出現顆粒不成型、無法膨脹等問題，導致生產無法進行。在對其現場配方進行分析后，發現幼犬配方中加入了多種肉粉、肉骨粉、蛋黃粉等蛋白質類原料。故將生產成犬糧的螺桿進行強剪切力配置更改，伴隨著犧牲產能的代價，將SME調至62 kW·h·t-1后成功生產出滿足品質要求的幼犬糧。

4 結論

研究結果表明，成犬糧與幼犬糧的配方結構不同，導致了蛋白含量的不同。幼犬糧中非功能性蛋白含量的增加，導致了膨化加工工藝參數SME的增加，約為普通成犬糧的1.6倍。通過分析現場配方后，對膨化機螺桿結構進行更改，調節SME至合理范圍，成功生產出品質合格的幼犬糧膨化成品。