نیاز به فرآوری خوراک و فواید استفاده از آن در صنعت طیور

با افزایش جمعیت کره زمین، نیاز به تولید مواد غذایی سالم از جمله مواد پروتئینی با منشا طیور، که سهم بیشتری در مقایسه با سایر منابع پروتئینی حیوانی به خود اختصاص می دهد (شکل 1)، به طور پیوسته بیشتر می شود. در این میان، محدودیت تولید و تامین مواد خوراکی مورد مصرف طیور (نهاده ها)، و مباحث مربوط به کارایی تولید و سودآوری اقتصادی، و اثرات نامطلوب و مضر مواد ضد تغذیه ای و بار میکروبی مواد خوراکی، سه ضلع مثلث امنیت غذایی (تولید خوراک سالم به مقدار کافی و مقرون به صرفه) را در صنعت تولید خوراک دام و طیور تشکیل می دهند. بنابراین، متخصصین صنعت خوراک به دنبال افزایش تولید و بهره وری و بهبود کیفیت خوراک در این بخش می باشند. یکی از موثرترین و موفق ترین فن آوری ها در علم تغذیه نوین، فرآوری خوراک می­باشد، که خود دانش و تکنیکی پیچیده و بین رشته ای محسوب  می شود.

شکل1: پیش بینی توسعه جهانی تولید گوشت از سال 2016 تا 2026 (براساس نوع گوشت تولیدی)

پیشرفت های ژنتیکی مستمر در تولید سویه های نوین مرغ گوشتی و تخم گذار با تولید بیشتر و ضریب تبدیل خوراک مناسب تر، نقش و اهمیت تغذیه را در سودآوری تولید و پرورش مرغ، بیش از پیش نموده است. با توجه به این که خوراک حدود 70 درصد هزینه­های تولید را در پرورش طیور تشکیل می دهد، درک کامل تری از فیزیولوژی گوارش و متابولیسم و ارزیابی دقیق‌تر کیفیت مواد خوراکی مورد استفاده، برای افزایش بهره وری تولید محصولات طیور لازم است. فرآوری مواد خوراکی به گونه‌ای تکامل یافته که انتخاب مواد اولیه، ترکیب و شکل فیزیکی خوراک برای مصرف و بهره وری بیشتر طرح ریزی شده است. با این حال، متخصصین تغذیه ناکارآمدی دستگاه گوارش طیور (در مقابل دستگاه گوارش حیوانات نشخوار کننده) را به عنوان یک عامل محدود کننده بهره وری خوراک در پرندگان مورد توجه قرار داده اند. علاوه بر این، دامنه مواد خوراکی موجود در جیره های طیور به دلیل تاثیر عوامل متعددی مانند نوسانات قیمت و کیفیت، در دسترس بودن، نظارت های دولتی و … به طور مداوم در حال تغییر است. این موارد چالش هایی هستند که صنعت فرآوری خوراک می تواند راه حلی مناسب و در دسترس برای رفع آنها ایجاد کند.

فرآوری خوراک

فرآوری خوراک عبارت است از تبدیل مواد خوراکی مختلف به شکلی واحد و همگن توسط فناوری هایی مانند اکسترود کردن، پلت کردن، کرامبل و غیره. از آنجایی که ذرات خوراک ریز آسیاب و فرآوری شده می توانند بهتر از مواد درشت یا کامل خوراک هضم شوند، فرآوری به بهبود قابلیت هضم و زیست فراهمی مواد مغذی موجود در خوراک کمک می کند. به طور کلی، فرآوری خوراک را می توان به سه دسته فرآوری فیزیکی، هیدروترمال و انبساط (هیدروترمال تحت فشار بالا) تقسیم بندی نمود. از این نظر، آسیاب کردن، ورقه کردن و … نیز به نوعی فرآوری خوراک محسوب می شوند. از جنبه های موثر در فرآوری خوراک می توان به میزان اصلاح اندازه ذرات، دما، فشار، مدت زمان، رطوبت، واکنش‌های فیزیکی و شیمیایی درون و بین مواد مغذی، خواص چسبندگی و ویژگی های فیزیکو شیمیایی ذرات خوراک اشاره نمود. این ویژگی‌ها و تکنیک­های فرآوری می‌توانند به‌طور مستقیم و غیرمستقیم بر نقش خوراک فرآوری‌شده در اکولوژی دستگاه گوارش و در نتیجه سلامت حیوان، عملکرد (افزایش بازدهی تولید) و هزینه خوراک موثر باشند. مزایای بسیاری می توان برای خوراک فرآوری شده در نظر گرفت، ازجمله آن ها می توان به: بهبود قابلیت دسترسی مواد مغذی، از بین بردن بازدارنده ها و سموم، تسهیل استفاده از طیف وسیعی از مواد خام در فرمولاسیون جیره­های غذایی، تولید خوراکی بهداشتی تر و کاهش هدر رفت خوراک اشاره نمود.

یکی از انواع رایج و موثر فرآوری خوراک در صنعت طیور فرایند هیدروترمال یا  پلت سازی (با توجه به اثرگذاری بالاتر فرآوری پلت سازی مرطوب نسبت به پلت سازی خشک) می باشد و موضوع اصلی مقاله حاضر در ارتباط با پلت سازی با بخار است.  پلت سازی در حقیقت فرآیند حرارتی مرطوب با فشار پایین (حرارت و رطوبت به شکل بخار) می باشد که در طی آن جیره غذایی آردی (مَش یا پودری) پس از عبور از دستگاه کاندیشینر و پرس پلت به فرم فشرده یا گلومروله تبدیل می شود. شکل 2 سهم نسبی انواع خوراک مورد استفاده درپرورش طیور را در سال 2022 میلادی نشان می دهد.

شکل2: سهم تقریبی انواع شکل های خوراک در صنعت طیور (سال 2022)

تبدیل خوراک مَش به پلت مستلزم صرف وقت، انرژی و هزینه می باشد. بنابراین بهای تمام شده خوراک پلت در مقایسه با خوراک مش بالاتر بوده که این هزینه مازاد با توجه به تاثیر مثبت خوراک پلت یا دان آماده بر بازدهی تولید و سودآوری اقتصادی جبران می شود. (البته استفاده از خوراک پلت در برخی شرایط و مناطق نیازمند رعایت ملاحظاتی می باشد). خوراک پلت با تاثیر بر زمان و انرژی صرف شده برای مصرف خوراک، کاهش هدر روی و قابلیت جداسازی اجزای جیره غذایی، بهبود قابلیت هضم پروتئین (دِناتوره شدن) و نشاسته (ژلاتیناسیون)، کاهش فعالیت (غیرفعال شدن) مواد ضدتغذیه ای حساس به حرارت و کاهش بار میکروبی خوراک، اثرات مفیدی بر شاخص های عملکردی نشان می دهد (شکل 3).

شکل3: تاثیر استفاده از خوراک آردی و پلت بر عملکرد رشد جوجه های گوشتی

فرآوری خوراک بوسیله حرارت (تحت فشار یا با فشار پایین) می تواند اثرات منفی بر پایداری و کارایی استفاده از برخی مواد مغذی مانند ویتامین ها (جدول 1) یا برخی افزودنی های غذایی از جمله آنزیم ها و پروبیوتیک ها داشته باشد که لازم است ملاحظات خاصی در این باره توسط متخصص تغذیه لحاظ گردیده یا در صورت لزوم از فرم های مقاوم این مواد افزونی استفاده گردد.

جدول1:  درصد افت یا هدر روری ویتامین ها در شرایط مختلف فرآوری

اندازه ذرات خوراک نه تنها در جیره مش، بلکه در خوراک پلت نیز حائز اهمیت بوده و در فرآیند تولید پلت و عملکرد گوارشی آن تاثیر گذار است. علاوه بر اهمیت اندازه ذرات خوراک (آسیاب کردن با اندازه و یکنواختی مناسب)، شاخص مهم دیگر که اثر بسزایی بر کیفیت و کارایی خوراک پلت مصرف شده توسط حیوان خواهد داشت، فرم فیزیکی یا قوام آن می باشد (شاخص pellet durability index:PDI)، که به  روش های ارزیابی آن در بخش انتهایی این مقاله اشاره شده است. با افزایش میزان آردینگی یا خاکه خوراک پلت عملکرد اقتصادی گله کاهش می باشد (شکل 4).

شکل4: اثر میزان آردینگی یا قوام خوراک پلت بر وزن بدن و ضریب تبدیل خوراک جوجه های گوشتی

عوامل مختلفی می توانند بر کیفیت خوراک پلت تاثیر گذار بوده و با کنترل دقیق، درست و علمی آن ها می توان کیفیت پلت تولیدی را بهبود بخشید. در شکل 5  به این موارد با ذکر درصد اثرگذاری اشاره شده است.

شکل5: عوامل و فاکتورهای موثر بر کیفیت خوراک پلت

در ادامه این مقاله، عوامل تاثیرگذار بر کیفیت خوراک پلت مورد بررسی قرار می گیرند.

ترکیب جیره غذایی (Feed formulation)

هر ماده خوراکی دارای ویژگی هایی است که علاوه بر تامین نیازهای غذایی، می تواند تعیین کننده نوع تیماری باشد که برای حصول حداکثر کیفیت پلت مناسب است. دانستن این ویژگی ها اپراتور دستگاه پلت (کاندیشینر) را قادر می سازد که پیش بینی مناسبی از میزان رطوبت، دما و فشار لازم برای دست یابی به خوراک با کیفیت داشته باشد. هفت مورد از ویژگی های ماده خوراکی عبارتند از: پروتئین، دانسیته، چربی، فیبر، بافت، نشاسته، و رطوبت. این ویژگی ها در هر ماده خوراکی دارای محدوده ای از نوسان بوده و جهت دستیابی به تولیدی با کیفیت و یکنواخت، این فاکتورها باید مدیریت شود.

آسیاب کردن (Grinding)

آسیاب کردن خوراک موجب کاهش اندازه ذرات جهت بهبود استحکام پلت، افزایش سطح تماس مناسب جهت جذب بهتر بخار، و بهبود قابلیت هضم مواد مغذی در دستگاه گوارش می شود. اندازه بزرگ ذرات علاوه برکاهش قوام پلت و کاهش انرژی مصرفی در قسمت آسیاب می تواند بر کیفیت کاندیشن کردن و نرخ تولید نیز تاثیر گذار باشد. ذرات بزرگتر نیاز به زمان بیشتری برای انتقال حرارت از سطح به مرکز داشته و بنابراین زمان ماندگاری در کاندیشینر افزایش می یابد. اندازه بسیار ریز ذرات (در دان مش مورد استفاده برای پلت سازی) نیز می تواند اثرات نامطلوبی بر توسعه و عملکرد دستگاه گوارش داشته باشد (جدول 2).

جدول 2: تاثیر اندازه ذرات بر بازده آسیاب و شاخص پایداری پلت

عوامل زیر می تواند بر بازده آسیاب و کیفیت خوراک آسیاب شده تاثیر گذار بوده و بایستی در فرآبند آسیاب کردن مد نظر قرار گیرد:

1. اندازه مناسب توری آسیاب
2. محل مناسب توری نسبت به چکش ها
3. سرعت چرخش و نوع چکش ها

کاندیشن کردن (Conditioning)

کاندیشینینگ خوراک در کنار آسیاب کردن یکی از مهمترین فاکتورهای موثر بر کیفیت پلت تولیدی می باشد. کاندیشن کردن با صرف انرژی مکانیکی، حرارتی و شیمیایی همراه است. در طی فرآیند کاندیشن کردن با استفاده از بخار استاندارد، ساختار نشاسته خوراک ژلاتینه (شکل 6)، پروتئین ها دناتوره و الیاف خوراک نرم می شوند.

شکل 6:  روند ژلاتینه شدن نشاسته در جریان پلت سازی

بایستی دقت نمود که درجه حرارت موثر بر فرایند ژلاتینه شدن برای غلات مختلف متفاوت می باشد و این یکی از اثرات فرمولاسیون جیره غذایی در فرایند پلت سازی محسوب می شود. بنابراین با توجه به نوع غله غالب در جیره یا غلات موجود در خوراک نهایی به میزان ماندگاری در کاندیشینر باید دقت نمود (جدول 3 و شکل 7).

جدول3: درجه حرارت لازم برای ژلاتینه شدن نشاسته در غلات مختلف

شکل 7: اثر دما و رطوبت بر ژلاتیناسیون نشاسته

قوام یا پایداری خوراک پلت، نشان دهنده درصدی از ذرات پلت است که پس از جابجایی در دانخوری سالم باقی مانده اند و می تواند مزیت های خوراک پلت را از خود نشان دهد. البته برای سنجش قوام پلت، روش ها و دستگاه های استانداردی وجود دارد (ولی در عمل قوام پلت در دانخوری مدنظر می باشد). جدول 3 می تواند به عنوان یک راهنما مورد استفاده قرار گیرد.

عوامل متعددی از جمله سایز یا اندازه ذرات، کیفیت بخار، نوع کاندیشینر و زمان ماندگاری، دای، کولر و وجود ترکیبات پلت بایندر در خوراک بر شاخص پایداری پلت تاثیر گذار هستند. یکی از راهکارهای مفید جهت بهبود قوام پلت، افزایش دما و زمان کاندیشینینگ (افزایش زمان ماندگاری در کاندیشینر) می باشد (شکل 8).

شکل 8: اثر زمان ماندگاری و دمای کاندیشینر بر پایداری پلت

کیفیت بخار

در فرایند کاندیشن کردن اهمیت بالایی داشته و بایستی از بخار اشباع (نه بخار مرطوب یا بخار حدود 80%) استفاده نمود، به دلیل اینکه بخار اشباع (بخار بالای 97%) می تواند حرارت خود را با کارایی بالاتری انتقال دهد. در نقطه مقابل، بخار مرطوب با توضیع غیر یکنواخت رطوبت در خوراک مش می تواند منجر به خفگی یا گرفتگی دای شود. بخار اشباع یا استاندارد با افزودن 1 درصد رطوبت به خوراک، دمای آن را 16 درجه سلسیوس افزایش داده و بخار مرطوب با افزایش 1 درصد رطوبت، دمای خوراک را 13.5 درجه سلسیوس افزایش خواهد داد. مطالعات انجام شده نشان می دهد که استفاده از بخار مرطوب می تواند دمای کاندیشینر را بین 6 تا 11 درجه سلسیوس کاهش دهد. جهت خوراک هایی با رطوبت بالاتر زمان کمتر و برای خوراک هایی با رطوبت پایین تر زمان کمتری برای کاندیشن کردن مورد نیاز است. در شکل 9 قسمت های مختلف یک دستگاه کاندیشینر نشان داده شده است.

شکل 9: قسمت های مختلف دستگاه کاندیشینر (A: فیدر   B: بدنه کاندیشینر و محل ورود بخار   C: دای    D: خروجی پرس پلت به سمت کولر)

رعایت نکات زیر در خصوص بخار دهی و فرایند پلت سازی می تواند موجب پخت و قوام بهتر پلت گردد:

• فشار بخار در کاندیشینر کمتر از 2 بار باشد
• درجه حرارت بخار در محل ورود به کاندیشینر 100 درجه سانتی گراد باشد
• محل ورود بخار پایین تر از سطح خوراک در کاندیشینر باشد
• افزایش طول منافذ و کاهش قطر آنها در دای سبب فشرده سازی بهتر می شود (البته نه لزوما قوام بهتر)
• افزایش سرعت دای میتواند موجب افزایش نرخ تولید و کاهش قوام پلت شود
• توزیع یکنواخت خوراک بر روی سطح دای

دای (Die)

مشخصات دای مورد استفاده در فرایند پلت سازی می تواند بر خصوصیات و کیفیت خوراک تولیدی تاثیرگذار باشد. نسبت ضخامت به قطر یکی از ویژگی های دای بوده که بر مقاومت عبور خوراک  و کیفیت پلت موثر است (شکل 10).

شکل 10: ویژگی های سوراخ دای (ضخامت و قطر)

دای را می توان از نظر شکل و جنس به چهار دسته تخت و حلقوی و با کربن یا کروم بالا تقسیم بندی کرد (شکل 11). دای تخت بیشتر برای واحدهای کوچک با ظرفیت تولید پایین مورد استفاده قرار می گیرد.

شکل 11: انواع دای از نظر شکل (سمت راست دای حلقوی و سمت چپ دای تخت)

دای های با جنس کربن نسبت به خوردگی ناشی از حضور مواد اسیدی در خوراک و … حساس بوده ولی دارای مقاومت بیشتری در برابر شکستگی هستند. این نوع دای ها بیشتر جهت خوراک های با مواد معدنی بالا و یا دای با سوراخ های بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد. دای کربنی می تواند قوام پلت بهتری ایجاد نماید.

دای های فولادی (ضد زنگ) کربوریزه می توانند بهترین کیفیت پلت را با اصطکاک پایین در خوراک هایی با سطح متوسط مواد معدنی به همراه داشته باشند. برای بررسی وضعیت دای بایستی مقدار تولید (برحسب تن در ساعت) و سطح دای و ناهمواری ایجاد شده در هر تولید رصد شود.

نشانه های زیر می توانند هشداری برای تعویض دای باشند:

1. عدم تماس رولر و دای
2. کیفیت پایین پلت و آردینگی بالا
3. آسیب دیدگی یا ناهمواری زیاد در سطح دای

براساس هدف و نوع خوراک مورد استفاده (خوراک طیور با فیبر کم یا خوراک دام با فیبر بالا) شکل برجستگی سوراخ های دای نیز می تواند متفاوت بوده و بر میزان متراکم کردن خوراک و حفظ ضخامت دای تاثیر گذار است (شکل 12). بنابراین، با توجه به وجود انواع دای از نظر جنس و طراحی منافذ و در نظر گرفتن نوع خوراک، ظرفیت تولید و مباحث اقتصادی و عمر مفید بهترین دای متناسب با شرایط واحد تولیدی  بایستی انتخاب و خریداری شود. نصب صحیح دای و فاصله مناسب غلطک ها با آن، بازدید روزانه و در صورت نیاز تعمیر، تراش و یا تعویض به موقع می تواند باعث حفظ کیفیت خوراک پلت تولیدی و افزایش ظرفیت تولید روزانه شوند.

شکل 12: انواع شکل برجستگی منافذ دای

کولر یا خنک کننده (Pellet Cooling)

هدف از استفاده کولر یا فرایند خنک سازی کاهش رطوبت اضافه شده در کاندیشینر به میزان رطوبت اولیه خوراک می باشد (شکل 13).

شکل 13: نمایی از عملکرد کولر در خنک سازی خوراک

در حقیقت خنک سازی یک فرایند پویا بوده که حرارت را از یک نقطه بالاتر به یک نقطه پایین تر، تا رسیدن به حالت تعادل دمایی بین پلت تولیدی و هوا، کاهش می دهد. عواملی از جمله جریان هوا، عمق و یکنواختی خوراک پلت در کولر، درجه حرارت پلت تولیدی و هوا، رطوبت هوا، اندازه و چگالی پلت، رطوبت پلت، کیفیت پلت و مدت زمان خنک سازی می تواند بر  بازدهی و یکنواختی فرایند خنک سازی تاثیر گذار باشند. شاید حلقه گم شده در این فرایند که اکثرا نادیده گرفتته می شود عمق و یکنواختی پلت در کولر باشد (شکل 14).

شکل 14: عمق و یکنواختی توزیع خوارک در کولر و تاثیر بر فرایند خنک سازی  (تصویر بالا یکنواختی مناسب و تصویر پایین عمق و یکنواختی نامناسب را نشان می دهد)

رعایت عمق و یکنواختی توزیع خوراک پلت در کولر می تواند بر یکنواختی جریان هوا و قابلیت خشک کردن کولر اثر گذار باشد. علاوه بر این، توصیه می شود به صورت مستمر مجاری هوا، فن ها و تسمه ها از نظر تمیز بودن از ذرات ریز خوراک و گرد و غبار مورد بررسی قرار گیرد.

تست کیفیت پلت (قوام)

خوراک پلت تولیدی پس از سرد شدن و چند بار جابجایی به داخل دانخوری رسیده که این فرایند می تواند با ایجاد اثرات ساینده بر کاهش قوام پلت تاثیر گذار باشد. بنابراین، برای تعیین کیفیت پلت مجموعه ای از بررسی ها بر میزان آردینگی در دانخوری و شاخص پایداری پلت در کارخانه بایستی انجام شود. حهت سنجش کیفیت پایداری پلت تولیدی، معمولا از دو تست سنجش سختی و پایداری استفاده می شود. برای انجام تست پایداری پلت، پس از اخذ نمونه سرد شده (بعد از کولر) آن را الک و تقسیم کرده و سپس یک نمونه 500 گرمی را در دستگاه تست (شکل 15 و جدول 4) قرار داده و پس از پایان زمان آزمایش مجدد آن را با همان الک قبلی الک کرده، وزن نموده و با تقسیم آن بر وزن اولیه نمونه و ضرب کردن در عدد 100 شاخص پایداری پلت محاسبه می گردد.

شکل 15: دستگاه های رایج جهت تست قوام خوراک پلت (دستگاه سمت راست Holmen   و  سمت چپ Tumble)

جدول 4: راهنمای تست قوام برای پلت با سایز 2-3 میلیمتر

جمع بندی

فرآوری خوراک و تولید دان پلت دارای ملاحظات و پیچیدگی های بسیاری است که در این مقاله سعی شده به بخشی از آن ها پرداخته شود. جهت تولید خوراک پلت باکیفیت، بایستی اطلاعات کاملی در حوزه های مختلف فرآوری خوراک داشت و از متخصصین امر مشاوره گرفت. در یک کلام می توان گفت در کارخانجات فرآوری خوراک و تولید پلت:

” کل زنجیر به اندازه ضعیف ترین حلقه قوی است “