CN101715416B - 基于组织化植物蛋白的动物咀嚼玩具或宠物食物及形成它们的方法 - Google Patents
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Abstract
通过组织化植物蛋白(TVP)模塑形成一种模制的动物咀嚼玩具或宠物食物。所述TVP可包含纤维材料，可与树脂(粘合剂)和增塑剂混合并通过加热模塑机诸如注射模塑或挤出操作而形成，可选择所述树脂和增塑剂的含量以优化模塑方法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2007年3月20日提交的美国专利申请11/688,734的优先权，其中的教导通过援引的方式纳入本申请。
技术领域
本发明涉及动物咀嚼物(animal chews)和宠物食物(pet treats)，特别地给狗、猫和其它相关动物的，更具体而言，涉及一种可包含组织化植物蛋白(textured vegetable protein(TVP))的模制动物咀嚼物或宠物食物。与其它成分相比，TVP可以相对其它成分高含量存在，并可包含树脂粘合剂以及增塑剂。所述咀嚼物或食物还可富含维生素、矿物质和/或草药(herb)添加物(additives)以促进这些成分经由咀嚼过程向动物的输送。
背景技术
有很多发明涉及可消化的、有营养的、可食用的狗咀嚼物的开发，这些狗咀嚼物具有能被独立地调节以适应各种各样狗的喜好或需要的结构。可注意以下示例性的发明：美国专利6,180,161“Heat Modifiable Edible Dog Chew；6,159,516“Method of Molding Edible Starch；6,126,978“Edible Dog Chew”；6,110,521“Wheat and Casein Dog Chew with Modifiable Texture”；6,093,441“Heat Modifiable Peanut Dog Chew”；6,093,427“Vegetable Based Dog Chew”；6,086,940“High Starch Content Dog Chew”；6,067,941“Animal Chew”；6,056,991“Turkey and Rice Dog Chew With Modifiable Texture”；5,941,197“Carrot Based Dog Chew”；5,827,565‘Process for Making an Edible Dog Chew”；5,339,771 “Animal Chew Toy Containing Animal Meal；5,240,720“Dog Chewwith Modifiable Texture”；5,200,212“Dog Chew with ModifiableTexture”.还可可注意美国专利6,165,474标题为“Application forPatent for Nutriceutical Toy”和美国专利5,419,283标题为“Animal Chew Toy of Starch Material and Degradable EthyleneCopolymer”。
美国专利6,586,027和6,916,497标题都为“Health Chew Toy”转让给本发明的受让人，并通过援引的方式将其全部内容纳入本申请。这些专利涉及模制的、可完全消化的、有营养的、富含维生素、矿物质和/或草药添加物的动物咀嚼物。
咀嚼物产品已被定义为意欲被动物长时间咀嚼以提供练习、清洁动物的牙齿、也提供营养的物品。宠物食物可从咀嚼物中区分出来，因为其意欲被咀嚼相对短的时间，然后被消化，通常作为完成一项技艺或任务的奖励提供给动物。无论哪一种，在关注体重的当今世界中，即使给宠物的，营养的、有机的、又提供至少部分每日推荐量的那些成分，并且甚至提供给动物功能性的益处，对于食物和咀嚼物而言可能是重要的。这些咀嚼物和食物中可包含添加剂，以动物体内特定的系统和/或这些系统的正常功能保持一段给定的或长期的时间为目标。特别值得注意的是，宠物的咀嚼物和食物可以是脂肪含量低的、无谷蛋白的和蛋白质相对高的。
尽管上述确实对可给动物用的咀嚼产品和食物做出了贡献，但是仍然需要对上述产品进行改进，特别关于加热成型(例如模塑)和在这些嚼物产品中混入蛋白质。
发明概述
在第一示例性实施方案中，本发明涉及一种包含树脂、增塑剂和组织化植物蛋白(TVP)的模制动物咀嚼物或宠物食物，其中TVP以等于或高于约50％重量的水平存在，并且其中组织化植物蛋白包含纤维材料，其中增塑剂含量低于或等于约40％重量。
在第二示例性实施方案中，本发明涉及一种形成可食用的咀嚼玩具或宠物食物的方法，包括以下步骤：组合树脂、增塑剂和TVP，以形成一种混合物，其中，TVP以等于或高于大约50％重量的水平存在，并且其中组织化植物蛋白含有纤维材料。接着可将所述混合物导入加热的模塑机中，并模塑和冷却所述混合物，以形成所述咀嚼玩具或宠物食物，其中所述咀嚼玩具中的增塑剂含量低于或等于约40％重量。
在第三示例性实施方案中，本发明涉及一种在包括螺杆、机筒和模具的注射模塑机中直接注射模塑组织化植物蛋白，以产生模制动物咀嚼物或宠物食物的方法。所述方法包括将TVP，树脂和增塑剂直接导入注射模塑机中，其中TVP以等于或高于约50％重量的水平存在，并且其中组织化植物蛋白包含纤维材料。接着在所述模塑机中混合树脂、组织化植物蛋白和增塑剂以提供一种混合物，并使所述混合物形成模制形状。关于这种直接注射模塑方法，可以使用一种改进的螺杆，其包括一个大于进料区的一半长度的转变区(transition zone)。
详细说明
本发明涉及包含组织化植物蛋白(TVP)的模制的、以树脂为基础的、可食用的咀嚼玩具或宠物食物。所述植物蛋白可以高于或等于约50％重量的水平存在，包括所有的数值和其间的增值。例如，在约50％重量至99％重量之间。因此，所述TVP可包含，例如，在模制产品的50％-60％重量之间，模制产品的50％-75％等。
所述TVP可因而提供一种完全有机的产品，该产品可进一步富含维生素、矿物质、草药、营养食品、植物营养成分等，以满足动物的总体营养需要/需求。所述TVP还可包含相对较小分子的增塑剂(例如MW低于2500，包括室温液体)，以改善TVP在特定的加热的模塑环境中(例如，注射模塑、挤出、压模、确定日期等)的模塑特性。所述增塑剂含量可低于或等于约40％重量，包括所有的数值和其间的增值。例如，在最终的模制产品中，所述增塑剂含量可低于或等于约20％重量。
本发明的组织化植物蛋白可理解为任何具有纤维结构的植物蛋白。借助于纤维结构，组织化植物蛋白可理解为一种微粒材料，其长度超过宽度或厚度量度。TVP可由脱脂大豆粉末形成，所述脱脂大豆粉末可作为制造大豆油的副产品而获得，并可含有50％大豆蛋白质。所以，TVP可在使用前水合。TVP的纤维结构可因此接近于肉类的质地。质地可因此被理解为一种食物产品的物理特征因素，例如可压缩性。还可意识到，所述组织化植物蛋白可来自于多种其它来源，例如谷类(例如小麦)谷物、坚果、种子、荚果、酵母、豆类和/或果类，以及它们的混合物。
一种适于本发明使用的TVP的实例，可来源于Archer DanielsMidland，Decatur，Illinois，据报道，其含有天然蛋白(53％)、水分(9％)、天然脂肪(3.0％)、膳食纤维(18％)以及约32％的碳水化合物。这种产品可特别包括出售时标明TVP163和/或TVP165的产品。这种产品还可包含维生素和矿物质以及各种氨基酸。因此，在本发明的范围内，TVP可理解为产品，包含如上文记录的纤维结构和含有超过约50％的蛋白质(其可来源于大豆产品)以及其它多种成分。
另外，考虑到上文指出的TVP的使用，现在还可意识到，本发明所生产的食物或咀嚼物可特别地是相对无小麦谷蛋白的。这可理解为小麦谷蛋白的水平低于或等于约5.0％重量。小麦谷蛋白是指蛋白质的无特定形状的混合物，代表性地由小麦面粉以及其它谷类通过去除淀粉成分获得。通常认为小麦谷蛋白是为捏制的生面团提供弹性的成分，并且可典型地存在于多种烘焙产品中。此外，含有纤维的食物或咀嚼物是低脂肪的、是无谷蛋白的，并且是蛋白质含量相对高的，这可以是有特别益处的。
据此，组织化植物蛋白，如来自Archer Daniels Midland的 
163或165，以表1中所示的比例与水和甘油组合，供应给注射模塑机，以形成模制的狗咀嚼物。
表1(重量百分比)
甘油 21.5
纤维素纤维 8.0
卵磷脂 2.0
水 2.0
香味增强剂 2.0
调味料 0.5
100
上方显示的配制物注射模制至多槽模具中，以便为给定的宠物产品产生理想的模制形状。发现所述产品与TVP以及其它充分地熔合并形成模制部分的成分塑炼在一起。
因此，本发明中的TVP可与树脂和增塑剂，如水，在挤出机中组合，随后通过注射模塑方法或其它塑形模塑方法，如压模法、挤出法、层压法等，以形成有吸引力的形状。另外，所述配制物可置于联合的注射模塑/挤出型机器中。
首先讨论树脂组分，优选地，树脂可选自因热并且可由于加热超过指示玻璃态转变温度(Tg)或熔点(Tm)而能够流动的材料。另外，所述树脂可具有一种分子量和/或熔融粘度，使得TVP(其可保持为相对固态的颗粒形式)在处理(例如挤出或注射模塑)中相对均匀地散布和黏合在树脂中。
因此，所述树脂可选自由淀粉(例如土豆淀粉、小麦淀粉)、豆粉、酪蛋白、变性和部分地水解的胶原、生皮(例如剁碎的或粉碎的生皮)、热塑性聚合物以及其混合物组成的组。热塑性聚合物包括诸如聚酰胺和聚氨酯，以及乙烯共聚物，如聚(乙烯-丙烯酸)和聚(乙烯-乙烯醇)。所述生皮，如粉碎的生皮，可以是在美国专利5,476,069中公开的生皮，该专利的教导通过援引的方式纳入本申请。
如所指出的，可以想到，可使用增塑剂以改进塑化作用和TVP在给定加热的模塑环境中的处理。如所指出的，所述增塑剂可包括具有低于或等于约2500MW的化合物。因此，增塑剂可包括水，并且可选择 所述增塑剂以在加热的模塑环境中处理时它们可以从特定混合物中去除(挥发)的增塑剂。所述增塑剂还可有计划的保留在最终的模制产品中。例如，最终模制产品可具有低于或等于20％重量的增塑剂水平，包括所有数值和其间的增值。于此还可以想到，使用增塑剂的混合物，如甘油和水的混合物。在这一点上，可注意到共同拥有的美国专利6,159,516，该专利的教导通过援引的方式纳入本申请。本发明的方法可因此利用这些熔融加工技术，并包括如下步骤：组合，例如甘油、TVP和水，其中水含量可最初在高于约25％的范围，例如，在高于25％至约40.0％重量的范围中；将所述混合物导入挤出机并加热，其中从所述挤出机排出的所述产品的水含量低于所述产品进入所述挤出机时的水含量；和将所述产品导入至加热的注射模塑机中，并注射模塑和冷却，以形成所述模制品，其中，水含量为约15％重量或更低。
在上述优选方法中，维生素、矿物质、草药、植物营养成分、酶和抗氧化剂还可在模塑前与树脂和组织化植物蛋白一起加入，或者可任选地在树脂导入至，例如，注射模塑机进行模塑时，与树脂和TVP组合。因此值得注意的是，在本发明的范围内，已认识到，维生素、矿物质、草药、植物营养成分、酶和抗氧化剂添加物能在树脂/TVP/增塑剂混合物中注射模制，而不会使这些添加物实质的热降解，这种热降解可消弱或消除它们的治疗效果。在本发明的范围内，因此优选至少一部分的添加物保持是未降解的。本领域的技术人员将因此认识到，在本发明的添加物的情况下，低至50ppm的水平将是适用的，包括在约50ppm-1000ppm之间的水平，也包括所有数值和其间的增值。
除了在这类添加物可不被大量的降解的温度下的处理之外，所述方法提供一种提供含有TVP产品的咀嚼物产品的方法，其中咀嚼物产品可具有可控量的水分，例如约15％重量或更低，使得产品可以长时间地存储而不会严重变质，优选气密性包装。这样，所述方法允许这些TVP产品和添加物以保存的状态分散在本发明的模制咀嚼玩具或宠物食物中，使得它们的营养或治疗价值可被保存。
因此，通过将上述TVP和添加物纳入到树脂/增塑剂(液体)组合 物中，本发明扩展了液体诸如水的用途，以促进这些材料与树脂的熔融混合，而不会在挤出或注射模塑机器中的塑化(软化以用于熔融-加工操作)中严重热降解。本领域的技术人员可因此认识到，水的量能够根据需要容易地改变，使得允许更低的熔融加工温度，以将热降解减到最少并提供有可控量的水的产品。但是，优选地，在导入挤出机时所加的增塑剂(水)的水平设置在约20-40％重量，在从挤出机排出时，增塑剂(水)的水平在约15-20％，此时，压出物可处于可进行注射模塑步骤的状况。注射模塑后，水的水平设置在约5-20％重量，更优选地在5-15％，在最优选地实例中，模制产品(包括蛋白质)的水的水平可设置在约11-14％。
还可意识到，本发明的混合物可特别地导入开口式机筒挤出机(vented barrel extruder)以形成挤压产品，为进一步处理可缩小该产品的尺寸，其中从挤出机排出时的水含量低于所述混合物进入挤出机时的水含量。这种挤压产品可以是珠粒或小球或可为进一步熔融加工切割成块的薄片形式。接着将挤出的珠粒或小球或块导入到包括模具的加热的注射模塑机中，注射模塑和冷却，以形成模制品，其中所述模制品的水含量约为15％重量或更低，其中注射模塑机包括储料器进料部分、机筒和输出管口，在从所述储料器部分延伸到所述管口的所述机筒中包括多个加热区，其中，所述多个加热区设置在下述温度范围内：1区＝在或低于约70°F；2区＝在或低于约150°F；3区＝在或低于约235°F；4区＝在或低于约250°F。优选地，模具本身冷却至约35-65°F。
与上述有关，应该指出，通过使用放置在注射模塑机机筒周围的冷却旋管，上述温度状况可以最为方便地实现，其中所述旋管包括有循环水的铜冷却旋管。因此，这种独特的温度状况的优点在于，组分(例如，树脂、蛋白质和本发明指出的可选择的营养添加物)的热降解被最小化，并且可控制最终模制产品的水含量。
在本发明的另一个示例性实施例中，本发明的包含TVP的模制咀嚼玩具，可通过直接注射模塑形成。关于注射模塑，本发明的模制产 品可以通过直接注射模塑制造，接下来参考提交于2005年8月5日标题为“Direct Starch Molding”的美国专利申请11/198,881和分别提交于2005年10月14日和2006年4月5日标题为“Direct MeltProcessing Of Resins”的美国申请11/251,261和11/278,735，所有这些申请一起转让给了本发明的受让人并且通过援引的方式将其全部内容纳入本申请。这些发明内容详述了直接注射模塑方法，其中在机器的机筒中混合组分，并注射到封闭的模具中使其硬化。
因此，关于本申请涉及的直接注射模塑，所述TVP可与树脂以及上述指出的液体组合。所以，本申请中的TVP可以根据美国申请11/198/881中公开的方法直接注射模塑，该申请转让给了本发明的受让人并且通过援引的方式将其全部内容纳入本申请。因此可以意识到，在需用前，例如，在挤出机中混合所述组分以形成一种中间产品(珠粒、小球等)前，所述TVP，或所述树脂、液体和TVP，可直接导入到注射模塑机的机筒中，并在那里混合，以形成一种组合物。
在相关的示例性实施例中，根据美国申请11/251,261和11/278,735的教导，一种为直接注射模塑改进的螺杆可用于本发明的模制产品，这两件申请转让给了本发明的受让人并且通过援引的方式将其全部内容纳入本申请。所述改进的螺杆可包括具有第一长度L1的转变区和具有第二长度L2的进料区，其中，L1＞0.5*L2。所述改进的螺杆可有具有长度L3的测定区，其中L3＞0.5*L2。另外，沟槽深度CD(channel depth)，即从一个螺旋片的顶部到所述螺杆中心轴的距离，在所述螺杆的不同部分可以是各不相同的。例如，所述进料区可有第一沟槽深度CD1，所述测量区有第二沟槽深度CD2，其中CD1＞2.0*CD2。
所述注射模塑机的改进的螺杆和/或机筒也可经特别被涂覆，赋予一个高于5-微英寸的表面光洁度“Ra”。所述改进的螺杆在其整体或部分上还可包括至少两个螺旋片。这些螺旋片中的一个可以是屏障螺旋片。
最后，可以将其他类型的组分混入任何本发明所述的咀嚼物或宠 物食物中，以增强对动物的吸引力和/或改善所述模制品的表面外观。例如，可以以0.1-5％重量水平任选地混入调味品以及食用色素。另外，可以任选地混入碳酸钙，已发现碳酸钙可以增加硬度。另外，可以在0.1-5.0％重量范围内任选地混入湿润剂，例如燕麦纤维。此外，可以任选地包含抗氧化剂，例如，苯甲酸钠、硝酸钠或丙酸钙。
本发明的方法可因此用于制造可食用的模制动物食物和/或可食用的动物咀嚼物。本发明的动物食物可完全地被宠物或动物吃掉。像这样，如果想要的产品是动物食物时，该食物可由提供营养益处的组分形成。类似地，本发明中的动物咀嚼物可计划用来提供营养价值以及口腔健康益处，在咀嚼等动作活动中起到按摩宠物的牙床的作用。此外，如开始所指出的，本发明的产品可以由可食用的或者甚至不可食用的组分形成，其中，除其他原因外，可以选择不可食用的组分，以便在动物咀嚼情况下提供持续的耐久性。
然而，本领域的技术人员也可理解，本发明中所用的任何种类的“食物”或“咀嚼物玩具”或“咀嚼物”与本发明的范围无关。另外，必须注意到本发明中的动物食物或咀嚼物的概念不是限制的，可延及鸟类、小型哺乳动物等。
已经详述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，本发明的各个实施例仅是为了举例说明，并且每个实施例或实施方案的特征可以互换。因此，在不背离本发明精神和等同的范围内，改进和变化将是显而易见的并且可被采用。因此，这些改进和等同物被认为是在附述权利要求中所阐述的本发明范围的权限内。
Claims (18)
1.一种形成可食用的动物咀嚼玩具或宠物食物的方法，包括：
组合树脂、增塑剂和组织化植物蛋白(TVP)，以形成一种混合物，其中，TVP以等于或高于约50％重量水平存在，并且其中，组织化植物蛋白具有纤维结构；和
将所述混合物导入加热的模塑机中，并模塑和冷却所述混合物，以形成所述的咀嚼玩具或宠物食物，其中所述咀嚼玩具的增塑剂含量低于或等于约40％重量，且其中所述的TVP均匀地散布在所述模制咀嚼玩具中。
2.权利要求1的方法，其中在将所述混合物导入到所述加热的模制机中前，增塑剂含量高于约40％重量。
3.权利要求1的方法，其中所述增塑剂具有低于或等于约2500的分子量。
4.权利要求1的方法，其中所述植物蛋白包含约60％重量或更高。
5.权利要求1的方法，其中所述加热的模塑机包括注射模塑机或挤出机或它们的组合。
6.权利要求1的方法，其中所述树脂选自由淀粉、面粉、酪蛋白、变性和部分水解的胶原、生皮、热塑性聚合物及它们的混合物组成的组。
7.权利要求1的方法，其中所述增塑剂是水。
8.权利要求1的方法，其中所述动物咀嚼玩具或宠物食物包含低于或等于约5.0％重量水平的谷蛋白。
9.权利要求1的方法，其中所述动物咀嚼玩具或宠物食物是无小麦谷蛋白的。
10.权利要求1的方法，进一步包含维生素，矿物质，草药，植物营养成分，酶、香料、卵磷脂和抗氧化剂中的一种或多种。
11.一种在包括螺杆、机筒和模具的注射模塑机中直接注射模塑组织化植物蛋白，以生产模制动物咀嚼物或宠物食物的方法，包括：
直接导入组织化植物蛋白(TVP)，树脂和增塑剂到注射模塑机中，其中TVP以等于或高于50％重量的水平存在，并且其中所述组织化植物蛋白具有纤维结构；
在所述模塑机中混合所述树脂、所述组织化植物蛋白和所述增塑剂，并形成一种混合物；和
使所述混合物形成模制形状，其中所述的TVP均匀地散布在所述模制咀嚼玩具中。
12.权利要求11的方法，其中所述树脂选自由淀粉、面粉、酪蛋白、变性和部分水解的胶原、生皮、热塑性聚合物及它们的混合物组成的组。
13.权利要求12的方法，其中所述直接导入所述树脂、所述组织化植物蛋白和所述增塑剂到注射模塑机的机筒中的步骤进一步包括混入一种或多种添加物。
14.权利要求12的方法，其中所述注射机包括一种改进的螺杆，所述改进的螺杆包括具有第一长度L1的转变区和具有第二长度L2的进料区，其中，L1＞0.5*L2。
15.权利要求14的方法，其中所述改进的螺杆进一步包括一个具有第三长度L3的测量区，其中L3＞0.5*L2。
16.权利要求15的方法，其中所述进料区具有第一沟槽深度CD1，且测量区有第二沟槽深度CD2，其中CD1＞2.0*CD2。
17.一种模制的动物咀嚼物或宠物食物，包括：
树脂、增塑剂和组织化植物蛋白(TVP)，其中所述TVP是以等于或高于约50％重量的水平存在，并且其中所述组织化植物蛋白具有纤维结构，其中所述动物咀嚼玩具中的所述增塑剂含量低于或等于约40％重量，且其中所述的TVP均匀地散布在所述模制咀嚼玩具中。
18.权利要求17的模制的动物咀嚼物，其中所述咀嚼玩具或宠物食物中是无小麦谷蛋白的。
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