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