Thermal and rheological properties of protein feed ingredients- Impact on the fish feed extrusion process and pellet quality

For en bærekraftig og kosteffektive akvakulturproduksjon har en redusert andelen fiskemel i fôrreseptene blitt erstattet med vegetabilske proteiner. Disse nye reseptene har resultert i økt kompleksitet i ekstruderingsprosessen. Oppskaleringen av lakseproduksjonen har også ført til bruk av transport av fôret i bulk og tilhørende fôringssystemer er tilsvarende store og automatisert. Dette har resultert i at pelleten blir mer utsatt for fysisk belastning og derav økt fokus på den fysiske kvaliteten på fôret. Produksjon av høyenergifôr med høye nivå av planteproteiner krever mer bruk av vann og termomekanisk energi for å få en homogen transformasjon i tillegg til høy andel stivelse for å få ekspansjon og nettverksformasjon. Bruken av mer vann øker energiforbruket i tørkeprosessen som gir høyere kostnad og derav miljømessige konsekvenser. Proteinkonsentrat fra planter er produsert gjennom en prosess der en endrer de fysiokjemiske egenskapene i tillegg til vannabsorpsjonskinetikken av de ulike proteinene. Det fører til at både de termiske og de reologiske egenskapene blir forandret, og en må teste disse egenskapen ved ulike fuktighetsnivå for å forstå produktegenskapene. Hovedmålet for dette prosjektet var å bestemme det fysiokjemiske, termiske og reologiske egenskapene i ulike proteinråvarer som blir brukt i laksefôr og se hvordan dette påvirker ekstrusjonsprosessen og de fysiske egenskapen til sluttproduktet. Prosjektet har ledet til ny kunnskap om hvordan de kjemiske, termiske og reologiske egenskapene av fiskefôringrediensene påvirker de enkelte råvarene under produksjonsprosessen og effekten på de fysiske egenskapene til det endelige sluttproduktet. Gjennom prosjektet har en dokumentert at ulike planteproteiner krever ulik fuktighet og temperatur for å få en homogen masse. Kritiske fuktighetsnivå med økende temperatur for å oppnå redusert viskositet i smeltefasen er definert. Det eksperimentelle arbeidet har også ledet til nye analytiske metoder og bruk av nye analytiske instrumenter for å teste fôringrediensene. Disse metodene kan brukes av fôrindustrien for å bedre forstå hvordan en kan påvirke og kontrollere de den fysiske pelletkvaliteten.

Title: Thermal and rheological properties of protein feed ingredients - Impact on the fish feed extrusion process and pellet quality (TPEX) The supply and cost of feed ingredients of marine origin are becoming a key limiting factor for the production of salmonid fish. The fishmeal level has been reduced and exchanged with several new vegetable protein sources. This development has increased the complexity of the extrusion process and given new challenges in the manufacture of a consistent physical pellet quality. The project aims to quantify effects of protein thermal and rheological properties on the fish feed manufacturing process (extrusion cooking) and physical pellet quality. The fish feed process is a complex multivariate system involving both phy sical and chemical variables. To understand the interaction between these variables and their impact on the final pellet quality demands development of new knowledge on how the feed ingredients is transformed in the extrusion process and how they interact in the extrusion process and in the final expanded pellet product. Our approach will be to combine physical and chemical analyses with thermal and rheological measurements both on the individual protein ingredients and the final feed pellet. The research tasks will give challenges on selection of analytical tools, method development, interpretation and application of the results. Improved understanding of the effect of protein ingredient physicochemical properties on the extrusion cooking process and ph ysical pellet properties will enable the feed producers to improve their processing control and product quality. This will be of importance in the development of new cost effective diets for salmonids and improve our flexibility in the use of alternative protein raw materials.