液体酶制剂后喷涂技术
文章来源：雷建国 蒋正芳 钟 诚 日期：2011-07-13
一、引言
饲料安全是关系到食品安全和群众利益的一件大事，是全社会关注的热点。近年来，欧洲一些国家因饲料安全问题如"二二噁英"和"疯牛病"等造成了巨大的经济损失，并引发了严重的政治事件，使整个欧洲的畜牧产业和食品工业在国际竞争中长期处于不利地位。我国已加入WTO，生产无残留、无污染的天然"绿色"畜产品是当务之急。实现畜产品"绿色化"的核心问题是少用或不用抗生素等药物类添加剂，应用诸如酶制剂、微生物制剂等"绿色"生物技术产品，以解决畜牧生产中疾病的预防、生产性能的提高等问题。饲用酶制剂作为一种新型"绿色"环保添加剂，其有效作用有：
①补充动物内源酶的不足，提高饲料报酬；
②分解植物细胞壁，促进营养物质的消化吸收；
③消除饲料中的抗营养因子，提高饲料转化率；
④增强动物的抗病能力，提高畜禽成活率；
⑤降低氮、磷的排泄量，减少环境污染。
二、制粒、膨化工艺对酶制剂活性的影响
酶作为一种蛋白质，具有蛋白质的一切理化性质，与所有的蛋白质一样，酶对环境因素很敏感。温度、pH值、水分、强酸、强碱、紫外线和贮存过程等都会对酶活产生很大的影响。随着饲料厂中越来越多地装备有热加工设备，如膨化机、挤压调质器或其他类型的强调质设备以及高温短时加工设备。饲料在制粒、挤压和膨化过程中受温度、压力和水分的强烈作用，这就破坏了酶制剂等热敏性微量组分的大部分功效。
一般酶活性的最适温度为30-45℃，超过60℃时酶就会变性，丧失活性。但制粒、膨化过程中的温度可达90-120℃以上，并拌有高湿、高压。在这样的条件下，大多数酶制剂的活性都将丧失殆尽。Israelsen报道，110℃时植酸酶的活性存留率为零；Van der poel报道，110℃时β-葡聚糖酶和纤维素酶的活性已无法检测到；Gradient报道，淀粉酶在80℃时活性明显大幅下降。
Gradient等（1993）指出，制粒引起酶活性变化的程度和酶制剂的类型、制粒工艺有关。如将酶制剂进行"包被"处理，制成微胶囊，酶的热稳定性就有所提高，一方面是防止了配合饲料加工过程中的热、湿、酸和碱等不利因素的破坏；另一方面是躲过了酶制剂在胃液中作为蛋白质被降解而失活。如制粒温度超过85℃，就应采用液体酶制剂喷涂到冷却后的颗粒料上，从而避免高温蒸汽对酶活的不利影响。
水分含量对酶制剂活性同样有很大的影响。经过"包被"处理的饲用酶制剂，在干燥条件下，90℃加热30 min不会失活，但在相同温度下供给蒸汽，酶制剂就会迅速失活。
由上述可知，制粒、膨化过程中的温度、压力和水分等对酶制剂活性有很大影响。因此，制粒、膨化后液体酶制剂喷涂技术日益受到青睐。制粒、膨化后喷酶是将液态酶制剂在饲料制粒、膨化后添加到饲料中去的技术，这样就可避免在饲料预处理和制粒、膨化过程中损失添加剂的有效成分。
三、酶制剂后喷涂技术及发展
随着动物营养学不断深入以及饲料安全呼声的不断提高，人们认识到保护酶制剂等热敏性微量组分、降低环境污染和生产新鲜饲料的必要性和迫切性。由于液体后喷涂的优越性，国内外饲料生产商纷纷采用这种工艺添加酶制剂等热敏性微量组分。国内对液体后喷涂的认识始于20世纪80年代末，而液体喷涂机的出现只是在近几年，时至今日，生产厂家也屈指可数。
1 后喷涂技术的优点
1.1 可使酶制剂等热敏性微量组分免受热加工的损害，减少这些组分的添加量，从而降低生产成本。
1.2 把酶制剂等微量组分的添加设置在制粒或膨化之后，采用离线喷涂工艺，有利于根据用户的需求来添加，从而可以满足用户的要求。
1.3 可以做到"即售即喷"，始终为用户提供新鲜产品。
1.4 通过采用离线喷涂工艺，饲料厂不仅可以节省成品仓的数量，而且也可以取代价格昂贵、占用空间较大的微量配料系统，进而降低饲料厂的一次性投资。
2 存在的问题
2.1 准确性
液体计量主要有流量计量和重量计量两种，其中大部分采用成本较低的流量计量方式，流量计的精度范围一般为±0.25%～±0.5%。同时流量计的校正通常是在流量计后设一个旁路来检测流量，但由于实际喷涂管路的阻力和用来检测的旁路的阻力不一致，造成校正费时。为了达到所要求的精确性，液体和饲料的流动应保持十分协调，喷涂系统应该能够处理较大的物料量，且应在很短的时间内就能反映出饲料流动的变化。但在实际生产中，物料流量动态控制的精确性并不是很高，由此影响到液体添加剂的流量控制，使液体酶制剂添加准确性难于达到所设定的要求。
2.2 均匀性
喷涂效果的均匀性可用变异系数来衡量。均匀性受很多因素的影响，尤其是雾化效果和饲料颗粒大小。目前常用的雾化方法有压力雾化、离心雾化、气流雾化和超声波雾化等，其中以压力雾化、离心雾化最为广泛。压力雾化在生产过程中流量不好控制，雾化结束时压力显著降低，喷涂均匀性受到影响。同样，饲料颗粒大小很大程度上影响喷涂的均匀性。总的说来，颗粒大可以期望得到更好的均匀性，因此必须注意尽量减少颗粒饲料中的微粒。
2.3 易剥离
一般后置添加，液体是喷涂在颗粒饲料表面，在后续的包装、储运过程中，颗粒饲料间会产生相互摩擦和碰撞，包裹在颗粒饲料表面的液体很容易从表面剥离形成粉末，降低了颗粒饲料中液体添加剂的含量。
2.4 易氧化失活
酶制剂等活性物质粘附在表面更容易受光照、氧化的影响，而造成贮藏期间较大的损失。
四、小结
在饲料安全问题日益突出的今天，饲用酶制剂作为一类高效、无毒副作用和环保型的"绿色"饲料添加剂，正在逐步取代抗生素等药物添加剂，在21世纪将有着十分广阔的应用前景。尽管酶制剂在饲料制粒、膨化过程中活性损失严重，但后喷涂技术的不断成熟，可以很好地解决这一问题，这无疑给饲料工业开辟了广阔的天地，必将在未来的饲料工业中发挥巨大的作用。
饲料安全是关系到食品安全和群众利益的一件大事，是全社会关注的热点。近年来，欧洲一些国家因饲料安全问题如"二二噁英"和"疯牛病"等造成了巨大的经济损失，并引发了严重的政治事件，使整个欧洲的畜牧产业和食品工业在国际竞争中长期处于不利地位。我国已加入WTO，生产无残留、无污染的天然"绿色"畜产品是当务之急。实现畜产品"绿色化"的核心问题是少用或不用抗生素等药物类添加剂，应用诸如酶制剂、微生物制剂等"绿色"生物技术产品，以解决畜牧生产中疾病的预防、生产性能的提高等问题。饲用酶制剂作为一种新型"绿色"环保添加剂，其有效作用有：
①补充动物内源酶的不足，提高饲料报酬；
②分解植物细胞壁，促进营养物质的消化吸收；
③消除饲料中的抗营养因子，提高饲料转化率；
④增强动物的抗病能力，提高畜禽成活率；
⑤降低氮、磷的排泄量，减少环境污染。
二、制粒、膨化工艺对酶制剂活性的影响
酶作为一种蛋白质，具有蛋白质的一切理化性质，与所有的蛋白质一样，酶对环境因素很敏感。温度、pH值、水分、强酸、强碱、紫外线和贮存过程等都会对酶活产生很大的影响。随着饲料厂中越来越多地装备有热加工设备，如膨化机、挤压调质器或其他类型的强调质设备以及高温短时加工设备。饲料在制粒、挤压和膨化过程中受温度、压力和水分的强烈作用，这就破坏了酶制剂等热敏性微量组分的大部分功效。
一般酶活性的最适温度为30-45℃，超过60℃时酶就会变性，丧失活性。但制粒、膨化过程中的温度可达90-120℃以上，并拌有高湿、高压。在这样的条件下，大多数酶制剂的活性都将丧失殆尽。Israelsen报道，110℃时植酸酶的活性存留率为零；Van der poel报道，110℃时β-葡聚糖酶和纤维素酶的活性已无法检测到；Gradient报道，淀粉酶在80℃时活性明显大幅下降。
Gradient等（1993）指出，制粒引起酶活性变化的程度和酶制剂的类型、制粒工艺有关。如将酶制剂进行"包被"处理，制成微胶囊，酶的热稳定性就有所提高，一方面是防止了配合饲料加工过程中的热、湿、酸和碱等不利因素的破坏；另一方面是躲过了酶制剂在胃液中作为蛋白质被降解而失活。如制粒温度超过85℃，就应采用液体酶制剂喷涂到冷却后的颗粒料上，从而避免高温蒸汽对酶活的不利影响。
水分含量对酶制剂活性同样有很大的影响。经过"包被"处理的饲用酶制剂，在干燥条件下，90℃加热30 min不会失活，但在相同温度下供给蒸汽，酶制剂就会迅速失活。
由上述可知，制粒、膨化过程中的温度、压力和水分等对酶制剂活性有很大影响。因此，制粒、膨化后液体酶制剂喷涂技术日益受到青睐。制粒、膨化后喷酶是将液态酶制剂在饲料制粒、膨化后添加到饲料中去的技术，这样就可避免在饲料预处理和制粒、膨化过程中损失添加剂的有效成分。
三、酶制剂后喷涂技术及发展
随着动物营养学不断深入以及饲料安全呼声的不断提高，人们认识到保护酶制剂等热敏性微量组分、降低环境污染和生产新鲜饲料的必要性和迫切性。由于液体后喷涂的优越性，国内外饲料生产商纷纷采用这种工艺添加酶制剂等热敏性微量组分。国内对液体后喷涂的认识始于20世纪80年代末，而液体喷涂机的出现只是在近几年，时至今日，生产厂家也屈指可数。
1 后喷涂技术的优点
1.1 可使酶制剂等热敏性微量组分免受热加工的损害，减少这些组分的添加量，从而降低生产成本。
1.2 把酶制剂等微量组分的添加设置在制粒或膨化之后，采用离线喷涂工艺，有利于根据用户的需求来添加，从而可以满足用户的要求。
1.3 可以做到"即售即喷"，始终为用户提供新鲜产品。
1.4 通过采用离线喷涂工艺，饲料厂不仅可以节省成品仓的数量，而且也可以取代价格昂贵、占用空间较大的微量配料系统，进而降低饲料厂的一次性投资。
2 存在的问题
2.1 准确性
液体计量主要有流量计量和重量计量两种，其中大部分采用成本较低的流量计量方式，流量计的精度范围一般为±0.25%～±0.5%。同时流量计的校正通常是在流量计后设一个旁路来检测流量，但由于实际喷涂管路的阻力和用来检测的旁路的阻力不一致，造成校正费时。为了达到所要求的精确性，液体和饲料的流动应保持十分协调，喷涂系统应该能够处理较大的物料量，且应在很短的时间内就能反映出饲料流动的变化。但在实际生产中，物料流量动态控制的精确性并不是很高，由此影响到液体添加剂的流量控制，使液体酶制剂添加准确性难于达到所设定的要求。
2.2 均匀性
喷涂效果的均匀性可用变异系数来衡量。均匀性受很多因素的影响，尤其是雾化效果和饲料颗粒大小。目前常用的雾化方法有压力雾化、离心雾化、气流雾化和超声波雾化等，其中以压力雾化、离心雾化最为广泛。压力雾化在生产过程中流量不好控制，雾化结束时压力显著降低，喷涂均匀性受到影响。同样，饲料颗粒大小很大程度上影响喷涂的均匀性。总的说来，颗粒大可以期望得到更好的均匀性，因此必须注意尽量减少颗粒饲料中的微粒。
2.3 易剥离
一般后置添加，液体是喷涂在颗粒饲料表面，在后续的包装、储运过程中，颗粒饲料间会产生相互摩擦和碰撞，包裹在颗粒饲料表面的液体很容易从表面剥离形成粉末，降低了颗粒饲料中液体添加剂的含量。
2.4 易氧化失活
酶制剂等活性物质粘附在表面更容易受光照、氧化的影响，而造成贮藏期间较大的损失。
四、小结
在饲料安全问题日益突出的今天，饲用酶制剂作为一类高效、无毒副作用和环保型的"绿色"饲料添加剂，正在逐步取代抗生素等药物添加剂，在21世纪将有着十分广阔的应用前景。尽管酶制剂在饲料制粒、膨化过程中活性损失严重，但后喷涂技术的不断成熟，可以很好地解决这一问题，这无疑给饲料工业开辟了广阔的天地，必将在未来的饲料工业中发挥巨大的作用。
