Физические характеристики гранул корма всегда имели большое значение для фермеров. В течение многих лет высокие требования предъявляли к установленному размеру (диаметру), правильной плавучести, долговечности гранул во время транспортировки и обработки, а также после помещения в воду. С точки зрения фермера, уровень потребления рыбами и продуктивность – решающие факторы, определяющие, является ли производительность корма приемлемой или нет. В течение десятилетий, эти требования являлись мерилом качества. Но в настоящее время, из-за активного развития и требований рециркуляционных систем аквакультуры (RAS), они рассматриваются как недостаточные. Причина этого кроется в необходимости постоянного кондиционирования и фильтрации воды систем RAS для поддержания надлежащего баланса кислорода, аммиака и других качественных характеристик воды.Системы управления качеством воды вносят значительные затраты в общий эксплуатационный и инвестиционный бюджет (до 35%) (1) и требуют постоянного надзора и технического обслуживания, поскольку неисправный фильтр может привести к потере всей рыбы в бассейне. Фильтры улавливают частицы из трех основных источников – фекалий, мелких частиц гранул или кусочков разлагающейся гранулы, а также питательных веществ, испускаемых кормом. От фекалий невозможно избавиться, но их количество можно уменьшить, прибегая к рецептам с использованием определенных ингредиентов, которые помогают связывать фекалии, позволяя легче и тщательнее удалять эти частицы из воды. Такой эффект  лучше всего достигается при составлении рациона и надлежащей обработке в целях улучшения усвояемости. Корм или кормовые частицы и питательные вещества, которые не потребляются, должны быть удалены из рециркулированной воды, и их количество также может быть уменьшено при правильном составлении рациона и надлежащей обработке. Как можно контролировать эти процессы, чтобы минимизировать их негативную роль в работе RAS?

Лабораторные испытания

Недавние лабораторный анализ и демонстрации показали, что целостность гранул и источники выщелачивания лучше всего контролировать с помощью экструзии, а также при должном внимании к составлению рациона. Широкий спектр коммерчески доступных и лабораторных плавающих, тонущих и креветочных кормов протестировали в системе RAS. Корма сравнили с четырьмя основными экструзионными платформами – одношнековыми, традиционными двухшнековыми, коническими, новейшими двухшнековыми моделями с глубокими скребками и тепловой энергией для приготовления корма. Цель исследования – определение экструзионной платформы, которая систематически производит корм, наиболее подходящий для строгой среды RAS.

В исследовании рассматривались давно существующие важные факторы плавучести гранул и целостности в воде, измерялась мутность воды через интервалы времени. Последнее служило показателем того, как технические качества каждого продукта будут реагировать внутри RAS, и, таким образом, оказывать влияние на фильтр и систему кондиционирования воды. Высокая мутность воды указывала на слишком большое количество мелких частиц в гранулах  и их слабую прочность, что стало ключевым показателем процесса выщелачивания жира и других питательных веществ из гранул.

Результаты

Результаты исследования показывают, что более тонкая и мелкая внутренняя клеточная структура внутри гранулы является одним из ключевых факторов, влияющих на целостность гранул и, следовательно, на прозрачность воды. Более тонкие и многочисленные клетки позволяют питательным веществам оставаться более плотно закрепленными внутри гранулы, что значительно ограничивает выщелачивание питательных веществ. Обеспечение питательных веществ внутри каждой гранулы имеет ряд преимуществ. Рыба потребляет больше пищи с каждой гранулой, что приводит к более высокому коэффициенту перевода корма и обеспечивает фермеру большую производственную прибыль. В то же время уменьшение содержания частиц и питательных веществ в воде снижает нагрузку на системы кондиционирования и фильтрации, что приводит к снижению затрат на техническое обслуживание фильтров и уменьшению вероятности их сбоев.

Способность каждой экструзионной платформы производить более тонкую и мелкую клеточную структуру существенно различалась. Как правило, образцы корма, изготовленные с помощью одношнековых машин, оказывались слишком крупными с неоднородной клеточной структурой. Такие корма часто приводили к самому высокому уровню загрязнения воды, как только они попадали в системы RAS. Это заметили визуально и подтвердили с помощью приборов слежения за мутностью воды.

Образцы корма, изготовленные с помощью традиционных двухшнековых экструдеров с параллельным валом, как правило, по всем аспектам клеточной структуры, целостности в воде и уровню мутности оцениваются лучше, чем корма из одношнековых систем.

Конические двухшнековые экструдированные образцы показали однородную клеточную структуру, высокую целостность в воде и более низкий уровень мутности, оказавшись лучше традиционных двухшнековых и одношнековых платформ.

Стабильно лучшими кормами признали образцы, изготовленные по двухшнековым технологиям, которые используют глубокую геометрию пролета и позволяют значительно повысить уровень тепловой энергии, чтобы заменить механическую энергию при приготовлении экструдата. Такие корма показали уникальное развитие клеточной структуры, исключительную целостность при помещении в воду и самые низкие показатели мутности, что легко заметно при визуальном осмотре воды. Эта высокообъемная двухшнековая технология в сочетании с интенсивным предварительным кондиционированием перед экструзией привела к получению кормов в системах RAS с желательными техническими качествами.

Заключение

Заключение лабораторного исследования состоит в том, что большое значение имеет тип экструзионной платформы, используемой для производства кормов, предназначенных для использования в RAS. Традиционные экструзионные системы обеспечивали поставки корма и помогали фермерам RAS развивать свои рынки, но истинный рост в секторе RAS будет достигнут благодаря высокоэффективным кормам. Это обеспечит рыб стабильным поступлением питательных веществ, снизит нагрузку на системы кондиционирования и фильтрации и, в свою очередь, снизит затраты на содержание этих систем. Возможно, самое главное – это снижение рисков, возникающих при перегрузке систем кондиционирования и фильтрации, когда химический состав воды RAS становится токсичным для рыбы. Успешность кормов, специально производимых для рециркуляционных систем, является важнейшим шагом в развитии мировой индустрии RAS.

——

Dennis Funk, Galen Rokey, Kellen Russell. Laboratory analysis and lab scale demonstrations highlight extrusion processing conditions critical for high performance RAS feed production. Aquafeed vol 11 issue 4 2019 стр — 15-17