Глобальной задачей является надлежащее снабжение белком постоянно растущего населения планеты. Во многих культурах, традиционно, закреплено потребление рыбы и морепродуктов. Оно рекомендовано в качестве важного источника белка и сбалансированного питания. Однако, учитывая нынешнюю ситуацию со сверхнормативных промыслом в океанах, необходимо искать альтернативные пути поставок. Наилучшим решением выступает аквакультура. Как следствие, мировое производство аквакультуры, которое с 2015 года составило около 100 миллионов тонн, превысило объем рыболовного промысла. Перспективы дальнейшего роста очевидны. В ближайшие два десятилетия прогнозируется 50-процентный рост производства.

Бум аквакультуры и видовая специфичность корма

Мы поговорили с Julian Foerster (JF) и Michael Landers (ML), технологами лаборатории Brabender в Германии, об использовании специально разработанных экструдированных продуктов для решения проблем, с которыми в настоящее время сталкивается индустрия кормов для аквакультуры.

Где существует спрос на экструдированные аквакультурные корма?

JF: Будь то рыбоводство в проточных системах, садках или ресурсосберегающих рециркуляционных системах, аквапонике или морских фермах, все рыбы и ракообразные нуждаются в корме. Мировое потребление корма составляет почти 40 миллионов тонн в год. Около 70% выпускают ведущие производители аквакормов в Азиатско-Тихоокеанском регионе, в частности в Китае, 10% — в Латинской Америке и еще 10% — в Европе. Конечно, нужно учитывать, какие виды следует кормить ими. В настоящее время 30% продукции используют для разведения карпа, 15% требуется для ракообразных, а затем тилапии, сома, лосося и форели.

ML: Экструдированные продукты имеют успех на рынке, открывают новые возможности и инновации в разработке специфического корма для каждого вида гидробионта. Можно сказать, что нет никакого другого процесса, который предлагает такой большой потенциал для полной перестройки матрицы аквакультурных кормов. В связи с этим, чисто механическое производство гранулированного корма все чаще заменяют современной экструзионной технологией производства. Поэтому сегодня лабораторные экструдеры являются необходимым «инструментом» для разработчиков продуктов в компаниях, а также в университетах и научно-исследовательских институтах. Brabender недавно представил свою текущую инновационную модель TwinLab-F 20/40 для научно-исследовательских лабораторий мира.

Что значит специфический корм для вида?

JF: Во-первых, в зависимости от сфер применения продукта, мы должны определить исходное сырье и процентное содержание белков и углеводов в нем. В первую очередь необходимо определить склонность корма к плаванию или погружению, в зависимости от кормовых привычек конкретного вида рыб. В принципе, плавающий корм, как правило, едят донные рыбы, такие как карп и сом, что также может быть вопросом обучения. Лосось и форель предпочитают корм, который тонет медленно, креветки, напротив, любят гранулы, которые тонут быстро.

ML: Соответственно, необходимы различные технологические настройки производства. Для плавающих кормов, в том числе взвешенных или медленно тонущих, мы работаем с горячей экструзией при температуре выше 100°C. В итоге достигается необходимое расширение гранул. Для тонущего корма, например при производстве быстро тонущих гранул с минимальным расширением, лучше подходит холодная экструзия.

Какие проблемы решаются в лаборатории?

ML: Расширяется ли продукт или нет, зависит, среди прочего, от содержания влаги, а также в целом от рецептуры, от процентного содержания белка, углеводов и жиров в исходной смеси. В свою очередь, этот состав зависит от специфических потребностей вида гидробионта. Как разработчики продукта, мы можем точно определить это в лаборатории. TwinLab позволяет проверять различные составы и рецепты на испытательном стенде. Степень расширения можно регулировать и изменять с помощью переменных параметров процесса. Наиболее важным является оптимальное сцепление компонентов, чтобы предотвратить распад гранул. Это позволяет проверить характеристики продукта и убедиться, что рецепты должным образом адаптированы к виду рыбы и способу ее выращивания. Например, некоторые виды требуют высокой доли жира в корме, однако слишком большое количество масла значительно замедляет расширение. В этом случае мы можем изучить возможные максимумы благодаря TwinLab. И, естественно, верно обратное, когда необходимо определить минимальные количества ингредиентов, например, для оптимизации характеристик погружения. Её можно регулировать, путем добавления воды и последующей просушкой гранул.

JF: Перспективная, устойчивая модель производства продукта всецело обусловлена уходом от использования рыбной муки и побочных продуктов коммерческого рыболовства. Поэтому необходимо изучать новые совместимые с экструзией источники белка и их питательную ценность.

Какие альтернативные источники сырья, по вашему мнению, имеют потенциал практического применения для экструзии кормов?

ML: В лаборатории мы накопили большой опыт разработки продуктов. Особенно с мукой и крупами из бобовых, не только соей, но горохом и люпином, или серьезным вовлечением классических источников белка и углеводов, таких как кукуруза, пшеница и рис.

Учитывая мировую ситуацию с обеспечением питания, более эффективным будет их использование в аквакультурных кормах, чем для кормления домашних животных. И учитывая ограниченность посевных площадей для растительного сырья, в качестве ингредиентов для аквакультурных кормов необходимо исследовать побочные продукты зерновых культур.

Я имею в виду зерновые отруби с мельниц или кукурузную клейковину из крахмальной промышленности. Другой областью поиска высокобелковых источников питания для рыбоводных ферм являются морские растения, такие как водоросли или ламинария. Необходимо изучить, какая процентная доля водоросли в кормовой смеси подходят для экструзии или как её можно оптимизировать технологически.

JF: Одним из перспективных и изучаемых компонентов для производства корма является белок насекомых. В лабораториях Brabender мы провели собственные испытания с целью замены рыбной муки на белок насекомых, состоящий из Hermetia illucens (черная львинка) в качестве сырья. Первые результаты весьма многообещающие. Это касается как реологических параметров для экструзии, так и питательных свойств экструдированных продуктов, независимо от того, в гранулированной они форме или измельченной.

Для этого я вижу особые перспективы на восточноазиатских рынках, где отсутствует предвзятое представление о насекомых как продукте питания.

Какие возможности дает TwinLab в лабораторной экструзии?

ML: Я мог бы говорить об этом часами, но отмечу два основных аргумента в пользу разработки продукта с вовлечением лабораторных экструдеров, таких как TwinLab, а не экспериментальной манипуляцией производственным процессом.

Во-первых, вы опробуете широкий диапазон технологических процессов с изменением состава сырья, рецептуры, конфигурации экструдера и продукта. Во-вторых, появляется возможность заранее установить методы измерения параметров качества от сырья до конечного продукта. С шириной 60 сантиметров, TwinLab помещается даже в самых маленьких лабораториях.

JF: Область применения сосредоточена в основном на разработке рецептур и продуктов или служит для оптимизации производственных процессов. Новый TwinLab представляет собой двухшнековый экструдер компактного размера для использования в лаборатории.

Мы использовали его для тестирования продуктов с широким спектром форм, цветов и вкусов. Во время разработки требовалось придерживаться реалистичных условий обработки. Это снижает затраты для клиентов и неизменно ориентировано на качество.

Требуется значительно меньше времени для проведения тестов, клиент экономит на материале и почти не теряет продукт. И последнее, но не менее важное обстоятельство. В повседневном производстве не нужно беспокоиться о каких-либо негативных последствиях для текущей системы управления качеством. Это позволяет компании легко реализовать окупаемость инвестиций.

В чем вы видите преимущества применения для производства продукта?

ML: По всей длине корпуса находятся четыре зоны нагрева и охлаждения, обеспечивающие оптимальную температуру в каждой технологической зоне. Скорость вращения шнека до 1200 оборотов в минуту обеспечивает пользователям большую гибкость в отношении удельной механической энергии, называемой SME для краткости.

Являясь двухшнековым экструдером, TwinLab позволяет обрабатывать самое разнообразное сырье, а также проводить анализ их вязкости и пластичности. Это связано с тем, что все транспортирующие, месильные и смесительные элементы можно настроить индивидуально в зависимости от последовательности процесса.

Конструкция модуля позволяет изменять конфигурацию для создания продукта с различным внутренним напряжением, что делает устройство пригодным для различных сфер применения. И напоследок отмечу еще одну важную особенность для повседневного использования в лаборатории. Технологический блок отделен горизонтально и может быть установлен вертикально, что предлагают немногие сопоставимые модели на рынке. Это не только позволяет визуально оценить отдельные этапы обработки, но и обеспечивает удобное снятие шнека и быструю очистку.

JF: В производстве аквакультурных кормов мы выпускали в основном цилиндрические гранулы или экспандированный продукт с вовлечением круглой фильеры и дополнительным режущим устройством. Четыре верхних и два боковых дозирующих отверстия на TwinLab также позволяют подавать жидкие или гранулированные добавки, такие как масла, витамины и минеральные концентраты или красители. Например, омега-3 жирные кислоты или каротины, которые имеют огромное значение для производителей аквакормов и их поставщиков. В области научных исследований и разработок существует много совместных проектов между наукой и промышленностью, где Brabender с гордостью поддерживает разработку аквакорма будущего при применении экструзии.

Мы приглашаем посетить клиентско-технологический центр в Дуйсбурге, увидеть возможности лабораторной экструзии и лично испытать новый TwinLab в действии.

——

Brabender. R&D applications for aquafeed extrudates. International. Aquafeed magazine. NOV 2019.
стр 24-26