CN1741745A - 膨胀成分的用途以及由其得到的制品的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了方法及由其制造的制品，其中优选在动态工艺环境下，对包含可食用成分的预膨胀成分进行热处理以使其熔化，从而获得具有高至非常低密度和非常坚固至柔软以至明显干燥质地的制品。所述宽范围的质地可以提供食品例如低热量、可消化的和安全的、咀嚼时间长的宠物食品咀嚼物。也可以制造适于制备的非食品制品。烧煮优选在挤出机中进行，优选在低湿分或者完全不存在添加水的情况下进行。动态烧煮方法可以以多种方式降低成本，包括但是不限于减少的加工步骤、提高的生产量、降低的投资费用、降低的原材料成本。
Description
发明领域
本发明通常涉及具有高度结构整体性的生物塑料(bio-plastics)制品。所述制品可以包括制造材料以及食品。更具体而言，本发明涉及用于提供具有可控质地的生物可降解聚合物材料的方法以及由此制得的制品材料。
发明背景
存在许多制备食品和生物可降解聚合物的方法。对于食品而言，这些方法通常可以归类为静态(静止)或者动态方法。静态方法可以定义为其中将成分批料置于烧煮容器中并在烧煮(例如在烘箱烘焙过程、压力成型或者烘焙过程中)的同时使其保持静止或者无运动的那些。这些方法包括其中使得所述批料在传动装置上移动通过烧煮装置(例如烘焙隧道)的方法。其中所述成分相对于其上传输它们的表面或者其中传输它们的容器而言保持静止。
动态方法是其中将一定量原料供入设备中——无论是以连续或者半连续的物流或者以间歇方式——在该设备中将机械能传递给这些成分以造成所述批料或者物流中的相对运动并同时吸收能量以产生烧煮作用的那些。所述运动可以包括主动或者被动混合。一种动态热处理方法是挤压，其中将所述成分相互混合并且同时在挤出机筒中赋予剪切作用。挤压可以用于制备多种食品或者可食用的制品。所述设备中产生的内部剪切力可提供大部分用于烧煮所述成分的热量。这些制品可以设计用于人类或者动物食用，或者同时用于两者食用。另一种动态烧煮方法采用连续混合器来产生所述成分的相对内部运动并同时施加热能从而进行烧煮。
对于宠物而言，可以获得多种食品。这些制品中的一部分是通过挤压制备的。某些挤出制品设计用于延长宠物、特别是狗的咀嚼时间，目的在于提供一种宠物可以咀嚼和喜爱的制品。宠物的主人经常根据其咀嚼持续的时间评价宠物食品或者宠物零食的价值。例如，大狗的主人经常抱怨“咬一口就完了”。
促进延长咀嚼时间的制品可以有助于提高口腔卫生并减少牙周疾病，其是宠物猫和狗的普遍问题。这是因为野生环境下动物的天然饮食包括许多在变小至足以吞咽的块状物之前需要长期咀嚼的食物，这有助于口腔卫生并促进消化。相反，家养宠物的饮食经常缺乏天然耐嚼的食物，从而使其不能享受上述益处。
传统的食物加工方法常常不能制备具有与天然耐嚼食物相当的质地的制品。然而，已经作出了某些尝试来制备具有延长咀嚼持续时间的宠物制品。但是，大多数这样的制品具有缺点。
一些制品简直不可食用。当宠物咀嚼或者弄碎并吞咽这些制品时，它们会经受消化问题。部分未经消化而通过宠物体内，并会对腹泻和增大的排泄物量产生影响。大多数宠物主人希望减少排泄物量、腹泻和稀粪便。甚至一些声称由可食用成分制得的制品在最终形式下是不可食用的，这是由于不能保证可消化性的加工过程所致。
欧洲专利申请EP 0 552 897 A1公开了一种可食用的动物咀嚼品，其具有含有纤维素纤维的柔韧细胞基质例如20～50％的玉米穗轴和口服护理添加剂。玉米穗轴和纤维素物质不易消化，并且还会促进腹泻和增大的排泄物量。
然而，还是存在被认为可消化的耐嚼制品。然而，现有技术的部分耐嚼制品的热量高。理想的是所述制品因而作为治疗或者零食的方式提供以仅仅构成宠物饮食的一小部分，从而不会造成饮食不均衡。
一些现有技术的耐嚼制品的另一问题是生产成本。某些耐嚼制品以设计用于抵制宠物咀嚼力的柔韧物料制成。所述柔韧物料往往价格昂贵。混合柔韧物料和较便宜物料的尝试产生了一种复杂的平衡体系，其中经常难于确保所述较便宜物料不会损害所述较昂贵的柔韧物料的强度和整体性。
一些现有技术的高度耐嚼制品的另一个问题是安全性。例如，一种现有技术的可咀嚼的宠物玩具具有以蛋白为基础的热塑性组合物，其中蛋白质的含量为50～70％。包括那些由精制高蛋白质成分制得的那些在内的高蛋白质制品不仅昂贵，而且还会产生潜在的危险。一些专家认为高蛋白含量可能导致肾衰竭以及在宠物食用该制品时尿道阻塞。
一些现有技术制品尝试通过提高所述制品的硬度而增加咀嚼持续时间。这种制品中的一些实际上象岩石一样坚硬。这些制品可能会碎裂或者破裂宠物的牙齿。例如，一个所述制品需要大于10MPa的操作压力使其粉碎。现有技术中许多较坚硬的制品本质上是玻璃状的，当咬食的时候倾向于破碎成尖锐的硬质碎片。这些碎片会卡住动物的喉咙或者伤害其嘴巴。通过高压注射成型技术生产的制品尤其存在此问题。
制品的设计同样在制备安全的并且具有长咀嚼时间的制品中起着重要作用。例如，现有技术的一些非玻璃状制品可能不会粉碎，但是可能设计效果差，从而导致在咀嚼的时候齿龈大量出血。在某种程度上，现有技术的耐嚼食品的一个问题就是它们的质地选择范围有限，结果导致具有引起齿龈出血的质地的制品。
此外，许多耐嚼制品的质地经常不具有吸引力并且不可口。例如，挤压的干型宠物食品通常以硬块的形式提供，并具有干燥的粉末状外观。它们对于食用者来说不便处理。此外，一些现有技术制品不稳定，因此其质地会随着时间而变化，并且失去所希望的特性。
一些现有技术的耐嚼制品以淀粉为基础。将淀粉基物料转化成固体制品是已知的。然而，通常用于转化所述淀粉基物料的注射成型设备昂贵，并且操作复杂，已知的用于凝固淀粉基物料的方法提供的质地范围有限。
低水分活性的挤压食品成分虽然是已知的，但是至今仍然存在诸多困难。所述挤压需要的成分通常昂贵并且产生的质地范围有限。当加工和烧煮食品，生物聚合物例如淀粉和蛋白质先拆散然后重组，形成理想的结构，例如饼干的形状。如果这种拆散和重组受到限制或者被干扰，那么所得制品的粘合作用小并且相对不牢固。拆散可以仅仅在液相中发生，并通过将所述伸展的聚合物水合而得以促进。
在低水分活性下，可获得的水分很少。这些体系因此具有有限的水合潜力。传统的挤压工艺因此在高水分活性下操作，其中加入大量水分以促进水合。大量水分需要能量加强的并且环境不友好的挤压后干燥作用或者添加酸和其他防腐剂。这对于所述制品而言，经常具有不理想的结果；例如，水分会限制可以得到的质地范围。
宠物食品的挤压通常在高湿分水平(例如大约26％的湿分)和高水分活性(例如aw大于0.95)的条件下进行。然而，这些参数值太高以致于不能产生具有延长咀嚼持续时间的制品所需要的质地。延长耐嚼的制品的水分活性通常小于0.65，其湿分含量为约7.0重量％～17重量％以及10重量％～20重量％的总溶剂。然而，在这些水分活性下，如果使用现有技术的方法，那么用于水合的水分不足，并且必须在非常高的温度和压力下或者在延长时间的条件下进行烧煮，这经常导致高水平的淀粉受损和/或制品燃烧。
因此需要改进的制品，其可提供长的咀嚼持续时间、可食用并且具有改进的质地，以及需要用于制备其的方法。
还需要一种聚合物材料，其可以提供适用于制备承载物品例如家具、支撑装置和容器的结构整体性。
还需要一种操作用于制备实质干燥的制品并具有减少的环境释放物的加工设备的方法。
发明概述
本发明提供了一种可以用于制备多种成品的生物塑料材料。所述生物塑料材料由含有膨胀材料的成分制得。优选，将其制成粘附物质(coherentmass)。这种成分和材料可以选自或者得自可再生资源例如碳水化合物和食品成分。
在一个实施方式中，所述成分是膨胀淀粉。
所述成分优选是未发酵的。
优选在动态环境下，对所述成分进行热处理以产生生物塑料物质。优选地，向所述膨胀材料施加剪切作用，导致其实质上完全熔化。
在制备食品物质的情况下，烧煮所述膨胀材料以产生粘附的牢固制品物质，其具有可抵制穿透和断裂但仍旧根据需要呈现弹性和柔韧性的结构整体性。所述制品物质是包含所述熔化成分的生物塑料物质。
所述热处理优选在不同于水的可形成氢键的组分存在下进行。在一个实施方式中，在不存在添加水的情况下进行烧煮。所得制品是生物可降解的聚合物，并且可以含有一定量的所述成分的初始膨胀材料。该量优选为少量。在一个实施方式中，该量为痕量。
本发明还提供了一种用于从膨胀的可再生资源例如碳水化合物制备生物塑料材料的方法。所述碳水化合物可以是食品成分。所述生物塑料材料可以是生物可降解的。
在一个实施方式中，所述由此制得的生物塑料材料和制品是可食用的。在一个实施方式中，所述可食用的制品具有长的咀嚼持续时间和改进的质地。所述可食用的制品可以是宠物食品。该宠物食品可以适于提供长的咀嚼持续时间。它可以是耐穿透的，从而抵抗预期由狗施加的正常咬食力。
在一个实施方式中，所述生物塑料材料被用于制备非食品的制品。所述非食品的制品可以承载负荷。所述生物塑料材料还可以制成可用于制备和组装多种最终制品的结构元件。
根据本发明的另一方面，一种制备含有生物塑料物质的制品的方法包括如下步骤：提供包含膨胀材料的成分和进行热处理，以使得所述成分熔化并提供粘附的生物塑料物质。
根据一个实施方式，用于制备具有长的咀嚼持续时间的可食用制品的本发明方法提供烧煮所述成分的膨胀材料以得到具有理想咀嚼性能的制品。所述烧煮优选在不同于水的形成氢键的组分存在下进行。优选地，该方法在低湿度条件下进行。该方法通过改变选定的烧煮参数而使得所述膨胀材料在不同条件范围下进行加工以制备具有宽范围的质地的制品。这使得可以制备具有长咀嚼持续时间的食品，例如宠物食品或者宠物零食。优选地，在烧煮过程中，向所述成分的膨胀材料施加剪切作用。在一个实施方式中，所述烧煮在挤出机中进行。
所述膨胀成分含有可食用材料，其中所述可食用材料已经历膨胀从而限定多种经过烧煮的生物聚合物之一的多孔基质。所述经过烧煮的生物聚合物可以是糊化淀粉。膨胀可以通过以下方式实现：将所述未膨胀的可食用材料经受在其中发生骤然且大量形成气泡的条件，从而当鼓泡气体试图逸出时导致所述材料同时以微观水平和宏观水平膨胀。这种条件可以通过以下方式达到：将所述未膨胀的可食用材料经受快速加热或者足够幅度和足够短持续时间的压力下降，以在其烧煮而形成物体之前或者在生成微生物气体的工艺(microbial gas-generating process)例如发酵之前引发所述材料中大体上所有的膨胀作用。在一个实施方式中，发酵可以通过酵母实施。在一个实施方式中，所述膨胀材料是至少部分发酵的。
所述快速加热优选包括突然施加强热。所述压力下降优选是快速的，并且例如在小于10分钟的时间下实现，进一步优选在小于约6分钟的时间下实现。在一个实施方式中，所述压力下降为至少约200kPa。其优选至少约350kPa。在所述成分于到达本发明的烧煮步骤之前已经膨胀的意义上，其可以被称为“预膨胀的”，也可以被称为“膨胀的”。
所述膨胀成分优选以淀粉为基础。在一个实施方式中，所述基于淀粉的成分包括预膨胀的谷粒。所述谷粒可以是预膨胀的早餐谷类。在一个实施方式中，所述预膨胀的成分选自膨胀米、膨胀粟和膨胀麦及其组合。在热处理和熔化之前，所述谷物优选碾碎以制备预膨胀的颗粒。
本发明的方法通常包括将基于淀粉的制品结构化或者成形，并且不限于制备适于宠物的可食用的长时间咀嚼制品。例如，该方法可从碳水化合物和其他可再生资源例如食品成分制备生物塑料。在一个实施方式中，所述生物塑料是生物可降解的。本发明的制品具有宽范围的质地，并且表现出高度的柔韧性和强度。此外，由于低湿分含量或者添加水含量，本发明的制品在不需要挤出后干燥的条件下制备。
因此，根据本发明的另一个方面，其提供了一种制备含有粘附体(coherent body)的可消化制品的方法，该方法包括下列步骤：提供含有膨胀的可食用材料的成分，向所述材料输入机械能和对其进行烧煮直到形成聚合物基质，限定物体。
在所述方法的一个优选方式中，其包括向所述膨胀的可食用材料中引入不同于水的形成氢键的组分和在所述基质中导致氢键形成。所述膨胀的可食用材料优选已经通过如下方式膨胀：将其经受足够幅度和足够短持续时间的压力下降以在其烧煮而成形之前引发所述材料中大体上所有的膨胀作用。
此外，根据本发明，一种制备可食用制品的方法包括以下步骤：提供膨胀的可食用材料和对所述材料进行热处理使其至少部分熔化，同时向所述材料施加剪切作用。优选地，对所述材料进行烧煮直到将其大体上全部热转化为形成聚合物基质的聚合物。
本发明的方法通常包括将基于淀粉的制品结构化或者成形，并且不限于制备适于宠物的可食用的长时间咀嚼制品。例如，该方法可从碳水化合物和其他可再生资源例如食品成分制备生物塑料。在一个实施方式中，所述生物塑料是生物可降解的。本发明的制品具有宽范围的质地，并且表现出高度的柔韧性和强度。此外，由于低湿分含量或者添加水含量，本发明的制品在不需要挤出后干燥的条件下制备。
通过本发明方法制得的长期咀嚼制品重量轻、密度低、热量低例如规定的食物量，并且所述制品可以抵抗咬食力，例如动物或者人的咬食力。所述耐受咬食力的特性可通过本文公开的方法而改变以定制不同用途的制品，例如口腔卫生制品，或者定制用于零食或者其他类型食品的预定最佳咀嚼时间。所述口腔卫生制品可以用于控制牙垢的方法。
在一个实施方式中，本发明的方法包括在低湿度条件下即在少量水的存在下烧煮膨胀成分。在一个实施方式中，该方法包括在不存在任何添加液体的条件下烧煮含有所述膨胀成分的干燥混合物，直到获得具有能够经受长期咀嚼的所希望质地的制品。所希望的质地可以进一步通过向所述干燥混合物中加入可形成氢键的组分而获得。所述组分可以包括多羟基溶剂(polyhydric solvent)。这可以定义为具有以下特点的分子物种：含有可形成氢键的极性或者可极化的化学基团(例如羟基、巯基、磺酰基等)并且具有与所述膨胀的支链淀粉或者直链淀粉的空间相互作用相容的分子量(即分子量小于或者等于约800)。所述多羟基溶剂优选为非水的。在本发明的一个优选方式中，所述溶剂是乙二醇或者丙二醇或者丙三醇。
在一个实施方式中，本发明的方法包括如下步骤：将膨胀的干燥成分材料磨碎成为预膨胀的颗粒和将所述预膨胀的颗粒与可形成氢键的组分置于动态热处理装置中。
在一个实施方式中，所述动态装置为挤出机。将所述颗粒在挤出机的部分中停留充足的时间以确保粘性挤出物质的广泛且近乎完全的溶剂化。选择这些预膨胀的颗粒以具有微观结构，其可以促进通过溶剂化组分的快速溶剂化。该溶剂化组分优选为选自多羟基溶剂的溶剂。
在本发明的一个优选方式中，所述淀粉或者所述颗粒的类似淀粉的聚合物大体上完全糊化。当烧煮或者挤出时，发现所述预糊化的聚合物迅速溶剂化，这归因于所述预膨胀的颗粒的结构。由所述预膨胀的成分或者谷物制备的粉末的密度显著低于由天然的或者未膨胀来源的等价物制备的类似粉末的密度。
根据本发明的对所述预膨胀的颗粒进行热处理的方法包括控制给予挤压物质的能量以在所述烧煮制品中获得最佳的质地。之后，这种具有最佳质地的烧煮物质可以制成宽范围的形状。宠物食品领域的合适形状的实例包括狗饼干和伸长的块状物。
根据本发明，其提供了喂养宠物和/或为宠物提供乐趣的方法。这些方法包括使得由膨胀成分制备的制品具有延长的咀嚼持续时间和将其供给宠物咀嚼，以提高宠物的牙齿卫生状况。所述制品以制品的每体积计优选为低密度和低热量的。
本发明因此进一步提供了一种用于控制宠物肥胖的方法中的制品，该方法包括供给宠物由膨胀的淀粉成分制得以具有低密度和低含热量的制品。该制品优选可以被宠物咀嚼持续延长的时间。
根据本发明的另一方面，一种操作食品生产设备的方法包括以下步骤：提供烧煮装置，通过提供含有预膨胀材料的成分和运行该装置烧煮所述成分而形成制品，在形成所述制品的过程中控制湿度和水分活性水平，从而所述制品在形成之后不需要干燥。优选，在所述成分中不添加水。
因此，本发明的一个优点是提供了一种改进的方法，其使得食品厂得以减少干燥需要并因而减少干燥过程中副产物的排出量。
本发明的另一个优点是提供了一种改进的聚合物材料，其可以是食品或者制造或者建筑用材料。
本发明的另一个优点是提供了一种改进的可咀嚼的宠物食品。
本发明的另一个优点在于提供了一种安全的可长期咀嚼的宠物食品。
此外，本发明的一个优点是提供了一种膳食宠物零食(dietary pet foodsnack)，其不会显著增加由该宠物的主要宠物食品提供的代谢能。
本发明的另一个优点是提供了一种改进的宠物食品，其可以用于促进和保持口腔卫生。
本发明的又一优点是提供了一种制备宠物食品的低成本方法。
此外，本发明的一个优点是提供了一种制备具有宽范围质地的制品的方法。
此外，本发明的一个优点是提供了一种制备质地轻但咀嚼时间长的制品的方法。
此外，本发明的一个优点是提供了一种制备适于宠物的耐咀嚼制品的改进方法。
本发明的另一个优点是提供了一种制备耐咀嚼制品的成本更加有效的方法。
本发明的附加特征和优点将描述在本发明的优选实施方式和附图的详细描述中并可从其中显见之。
附图说明
图1示意地说明了本发明一个实施方式的预膨胀的颗粒，其通过磨碎本发明的预膨胀的颗粒而制备。
图2示意地说明了用于制备本发明制品的设备的一个实施方式。
图3示意地说明了用于制备本发明制品的另一设备的一个实施方式。
图4以透视图的形式说明了根据本发明制备的宠物耐咀嚼制品的一个
实施方式。
图5在乙二醇存在下对特定的粉末状成分进行差示扫描量热法(DSC)研究的结果的图解表示。
图6在丙二醇存在下对特定的粉末状成分进行差示扫描量热法(DSC)研究的结果的图解表示。
图7在乙二醇存在下对特定的粉末状成分进行流变学研究的结果的图解表示。
图8在丙二醇存在下对特定的粉末状成分进行流变学研究的结果的图解表示。
发明详述
本发明提供了一种可用于制备多种成品的生物塑料制品材料。本发明的方法从原料成分中的膨胀材料制备生物塑料。这些原料成分可以包括碳水化合物和其他可再生资源例如食品成分。在一个实施方式中，如此制备的生物塑料是生物可降解的。
本发明的所述制品材料具有宽范围的质地，并且表现出高度的柔韧性和强度。由其制成的最终制品的特性可通过控制加工参数而在宽范围内变化。产生的所述制品材料含有聚合物基质，其可形成可用于进一步加工步骤而制备宽范围的最终制品的元件。
本发明因此还提供了用于制备可食用制品和不可食用制品的方法。所述制品可以制成具有在其被吞咽之前需要延长的咀嚼时间的质地。在一个实施方式中，可食用制品用作宠物的咀嚼物或治疗物(treats)。然而，本发明不限于宠物咀嚼食物或者宠物食品，还可以制备适于人类的食品和可咀嚼器件。
本发明的制品可以通过包括热处理预膨胀的干燥成分以使其熔化的方法制备。对于食品而言，所述热处理被称为“烧煮”。然而，在本说明书的上下文中，不考虑最终制品的用途，“烧煮”可被用于表示对所述膨胀成分的热处理。
优选地，烧煮在可形成氢键的不同于水的组分存在下进行。所述组分优选可以使得所述成分溶剂化。所述组分可以是多羟基溶剂。在标准温度和压力条件下，其可以是液体或者固体。合适的液体溶剂的实例是乙二醇、丙三醇和丙二醇。合适的固体多羟基溶剂的实例是糖类和山梨糖醇。可以存在水。
烧煮优选在低水分活性和低湿度条件下进行。在烧煮之前，优选将所述膨胀成分和如果使用的所述形成氢键的组分混合在一起以形成大体上均匀的混合物，然后将其置于烧煮容器中。优选地，该混合物含有10重量％～约90重量％、更优选40重量％～约80重量％的所述成分。优选地，该混合物含有约0重量％～约50重量％的水。进一步优选，该混合物含有约1重量％～约15重量％的水。优选地，该混合物含有约0重量％～80重量％的所述形成氢键的组分。进一步优选，该混合物含有约4重量％～约16重量％的所述形成氢键的组分。
所述混合物可以进一步含有约0％～30％的蛋白质。所述蛋白质可以源自植物或者动物来源或者源自两者。它可以以蛋白质浓缩物的形式提供。
任选的成分例如常规地选择用于食品中的成分也可以添加至所述混合物中。因此，所述制品主体还可以进一步包含至少一种选自以下的附加成分：凝胶、磷酸二钙、营养混合物、活性糖、氨基酸、高直链淀粉或者支链淀粉组分(例如淀粉)和惰性(或者不可消化的)填充物。所述混合物可以进一步包含防腐剂。合适的实例包括山梨酸钾、山梨酸、对羟基苯甲酸甲酯、丙酸钙和丙酸。当水分活性下降时，对所述防腐剂的需求(如果存在的话)也将相应地降低。因此，如果不添加水，则不必严格地需要防腐剂。
在优选的实施方式中，尽管需要在烧煮过程中输入大量能量，但是形成氢键的组分的存在与包含于所述混合物中的预膨胀成分组合仍然可促进所述成分可控制地转化成稳定的、粘附的、可消化的食品主体，其具有经过设计的理想质地和独特性质。
使用预膨胀的颗粒可提供相对于现有技术的颗粒的优势，这是因为所述预膨胀的颗粒是高度多孔的，并且具有较多数目的尺寸大于选定的形成氢键组分例如多羟基溶剂的平均分子半径十倍的微孔。因此，所述预膨胀的颗粒与现有技术的颗粒相比具有较大的外表面积/体积比。所述外表面积包括可接近所述溶剂分子的所有表面，包括所述孔、微孔和颗粒内隧道中的表面。与未膨胀的现有技术的颗粒相比较，发现所述预膨胀的颗粒对所述多羟基溶剂的吸收速率快得多。与现有技术的颗粒相比较，所述预膨胀的颗粒对多羟基溶剂的吸收也快得多。与现有技术的颗粒相比较，所述预膨胀的颗粒进一步具有快得多的以多羟基溶剂的溶剂化速率。
对所述膨胀成分的烧煮优选在动态烧煮设备(例如挤出机或者连续混合器)或者任何其他合适的体系中进行，其中可以在施加剪切作用下混合和烧煮具有高粘度的成分混合物。据认为所述成分的膨胀结构有助于所述形成氢键的组分接近所述成分分子中的活性位点，并且施加剪切作用有助于促进这种接近。然而，不排除使用更加静态的烧煮方法例如烘焙和制模。
现参考图1，本发明包括使用膨胀成分10，由于早先加工的结果其具有膨胀的结构。在优选的实施方式中，含有所述膨胀材料的成分含有选自可再生资源。所述可再生资源可以是食品成分。优选其为碳水化合物。所述材料例如可以是基于淀粉的，例如小麦、米和玉米的膨胀形式。这些可以以不同的变换方式存在，它们根据其直链淀粉与支链淀粉的比例而彼此区分。所述成分10和颗粒30可以含有任何天然来源的或者改性的基于淀粉的组合物，例如，在另外的实施方式中，含有膨胀粟或者膨胀马铃薯。
所述成分的膨胀材料可以通过发酵例如至少部分地通过发酵，或者通过使其经受物理过程而膨胀。合适的用于使得所述材料或者前体膨胀的物理过程涉及快速加热以使得其中温度急剧升高，或者通过使得其经历压力下降而膨胀，例如通过迫使其在处于熔化状态的同时通过孔隙。当其中保持所述熔化材料的压力下降时，所述材料膨胀(或者爆胀)并冷却，直到达到其中保持其新鲜膨胀形式的凝固状态。已经经历压力下降而膨胀的合适成分的实例是公知的由Kellogg公司生产的Kellogg′sRice Krispies早餐谷物。通过发酵膨胀的成分的一个实例是面包。优选地所述面包被分成面包屑形式。
所述成分颗粒的结构是在形成氢键的组分存在下烧煮可食用的膨胀成分以制得本发明制品中的一个重要因素，其中希望必须形成足够的氢键结合作用从而以可预见的方式产生理想的最终制品特性。据认为氢键结合的程度用于根据其性质表征所述制品并影响所述最终制品的质地。
因此，所述膨胀材料10被磨碎成膨胀颗粒30，象面粉一样。所述材料优选被磨碎至尺寸为500微米或者更小、更优选350微米或者更小。使用所述预膨胀的材料颗粒30代替未膨胀或者天然或者预糊化的谷物或者淀粉可产生与现有技术制品相比显著不同的结果，如本发明制品所体现的。
现参考图2，大致说明制备本发明制品的生产设备50。如上所述，在混合器52中将膨胀的疏松材料10与其他所需成分一起混合以制备大体上干燥的预混合物20。在制备食品时，其它成分可以包括例如通常包含的例如用于调味和营养平衡目的的成分。例如，所述预混合物可以包括凝胶和营养混合物，其含有法律规定和任选的维生素和矿物质。这些成分可以省去，或者以用于非食品领域的其他功能添加剂代替。
然后将预混合物20通过研磨机54供料以使得该混合物减小至膨胀材料颗粒30。然后膨胀材料颗粒30进入挤出机58。与天然的面粉或者淀粉相比，在挤出机58中所述粉状膨胀材料颗粒会比天然的或者预糊化的淀粉在同样的条件下明显吸收更多的额定机械能(″SME″)。
通过模口60离开挤出机58的制品40的质地比现有技术制品的质地显然更富有弹性且更坚韧。制品40的质地可以通过调控能量输入而容易改变，这可以通过例如改变挤出机的螺杆转速、筒温或者通过改变输入一种或者多种液体56而实现。使用膨胀材料颗粒30改变这些能量输入参数可在获得宽范围质地的制品40中提供高度可变性。制品40的质地可从高度柔韧变化至高度可伸展、至具有弹性、至非常低的密度、至极其坚固的制品以及这些特性的任意组合。所有制品40以橡胶态排出挤出机58，并且如果需要，可以设计成保持该状态，只要将其适当储存以使得溶剂损失最小化。通过排出挤出机模口60而离开该挤出机的制品40的膨胀率和密度可以通过轻微地改变设备50的筒加热器温度或者通过改变螺杆转速而控制。作为示范，所述螺杆转速可以在约100rpm和350rpm之间变化。
设备50可以将超过1000kJ/kg的能量输入传递给所述膨胀颗粒30，并且不会使得制品40燃烧或者降解以及不会损害挤出机58的生产量或者稳定性。食品领域的技术人员应该意识到这对于食品和宠物食品的挤压而言是非常高的能量输入，并且通常认为会破坏营养物并降低所述制品的可消化性。然而，本发明的制品40非常易于消化，如下文说明的。
如附图5至8中的图显示的流变学和DSC研究证实了与传统未膨胀的现有技术材料例如米相比本发明的膨胀成分材料的特殊物理-化学性质。这些研究将在下文进行更全面的讨论。
尽管在如此高的能量输入水平下进行加工，食品40仍然具有令人惊讶的可消化性的适当解释可能在于其在所述挤出机中增加的停留时间，这是由于成分10的已膨胀的性质造成的体积增加所致。所述挤出物质的这种增加的停留时间使得设备50可以将能量逐渐地传递给颗粒30的物质，从而减少对其中营养组分的损坏。
根据本发明，挤出机58可以在完全不存在添加水的情况下并且在一些情况下在不存在任何添加液体56的情况下操作以挤出所述预膨胀的颗粒30，从而实现一种真正意义上的干燥挤压，这与常识相矛盾，常识认为是水或其他液体组分对于挤压干燥宠物食品和其他大体积制品而言是必需的。所述方法使得可以建立不具有干燥器的更加环境友好的挤压工厂，由于干燥器会消耗大量能量，因此这是有利的。通过删除干燥器，可以实施上述方法的无论哪种工业中另外实现显著地减少异味排出物。
本发明还消除了对使用复杂的高压成形系统例如注射成型的需要。在某些实施方式中，不必在脱模前将制品40恰好冷却到低于制品40的玻璃转化点的温度。这一点是有利的，因为冷却该制品会使其处于受力状态，从而存在断裂或者裂纹的危险。
所得制品40的强度不取决于其相结构。当在高放大倍数下观察时，部分制品40大体上表现出单相，而其它制品40表现为连续相和不连续相的平衡组合。然而，在采用高放大倍数下研究的制品40中，可以识别最初的预膨胀成分颗粒的痕迹。气泡或者其他内容物可以结合在制品40中并且不会显著地损害其质地。最终制品中所述成分的初始未转化的膨胀材料的量可根据工艺条件变化。优选其仅以少量存在。所述少量优选不超过该制品的约5重量％。在特别优选的实施方式中，其仅以痕量存在。然而，在某些实施方式中，希望具有至少痕量的所述材料。
制品40可以制成多种形状并用于不同的用途。对于猫和狗，优选的应用包括牙齿咀嚼物、玩具、食品和甜食。例如，制品40可以制成耐穿透的以抵抗由狗在正常咬食事件中施加的正常咬食力。所述耐咬食力可以通过这里描述的方法而改变以定制不同用途的制品(例如口腔卫生制品)或者预定的最佳咀嚼时间。与未膨胀状态的材料形成的制品相比较，发现本发明的制品更耐受穿透力。制品40还可以被分成小块，从而加入传统的湿型宠物食品中以制备例如具有较软的类似肉的块状体和较硬的咀嚼时间更长的最终制品。后者可有助于防止在咀嚼其的宠物的牙齿上形成牙垢。所述硬质的耐咀嚼块40可以添加到液体例如宠物奶、浇汁或者其他调味料中并密封在容器中，同时使得该块状物在储存过程中不会经历显著的分解。
特别地在非食品应用中，所述生物塑料制品材料可以制成可用于制备或者组装进一步制品的成分。所述材料由此可以被制成厚片、块状物、圆柱体、束状物(beam)、杆、薄片以及类似物用于根据最终制品的要求进一步切割或者成型。它还可以在冷却时最终定型之前根据需要制成不规则的形状。
图4说明了根据本发明制备的制品200的实施方式。尽管制品200的形状是扁平骨头，但是可以采用传统的成型技术制备适于宠物、动物和人的种类繁多的不同制品和型体。
作为示范但是不限制，下面将由预膨胀成分制备的本发明食品的实例，与由未膨胀成分得到的实例进行比较。下面的测试方法还说明了实施本发明制备所述制品的不同方法。
实施例1
描述一个对比试验，其中将根据本发明采用膨胀颗粒作为原料制得的制品与采用未膨胀颗粒作为基础原料制得的制品进行比较。
选择Rice Krispies作为本发明的膨胀原料成分。整粒米作为所述对比用非膨胀成分。丙三醇和水构成可形成氢键的分子。
为了简单起见，将所述干燥成分列于表1中，而液体添加剂列于表2中。选择挤压作为烧煮的方法，并且在表3中列出用于决定不同制品实验过程的挤压参数(机械能输入水平、模具压力和安培数)。
通过以下方式制造每一制品：选择干燥成分组成1或者2，在挤出机58中于表3所示的一系列挤压参数下进行加工，注射选自表2的液体组分混合物A或者B，所述液体的选择取决于所选择的一系列挤压参数。
表1-组成(以重量％表示)
| 组成序号 | 1 | 2 |
| 磨碎的Rice Krispies | 99.7％ | |
| 米，整粒 | 99.7％ | |
| 山梨酸钾 | 0.3％ | 0.3％ |
| 总量 | 100.0％ | 100.0％ |
*Kellogg公司
表2-注射的液体(以重量％表示)
| A | B | |
| 干燥混合物 | 78.5％ | 81.3％ |
| 丙三醇* | 12.5％ | 13.0％ |
| 水 | 9.4％ | 5.7％ |
| 总量 | 100％ | 100％ |
*丙三醇86％(水14重量％)
表3-挤压参数
| 制品 | 膨胀米 | 天然米 | ||
| 1A | 1B | 2A | 2B | |
| SME(Kj/kg) | 678 | 881 | 171 | 167 |
| 安培数 | 191 | 246 | 57 | 55 |
| 模具压力(巴) | 19 | 26 | 41 | 57 |
图2示意性地说明了所用的设备。
首先，制备膨胀原料的干燥混合物，所述干燥混合物选自表1中的组成。为了制备所述干燥混合物，将所述基础成分添加至图2中记作混合器52的Sovemeca混合器中(得自Sovemeca Ltd.，Vermand，法国)。由于所述膨胀可食用成分的低密度，重要的是以具有适合该混合器尺寸的批料运行，从而有效地混合。
然后利用Septu研磨机(得自Septu Ltd.，Villeneuve sur Verberie，法国，记作图2的研磨机54)将由此制备的干燥混合物20仔细地磨碎至小于约350μm的颗粒尺寸，然后再次混合以制备磨碎的颗粒30。
研磨之后，将所述膨胀成分材料通过K-tron称量带直接计量进入挤出机58的入口。所述挤出机是长径比为大约36的双螺杆挤出机(EV 53，CLEXTRAL Itd.出售，法国)。然而，同样可以使用单螺杆挤出机。
借助于通过流量计监控的泵注射选自表2的液体56，并通过可编程逻辑控制器自动地控制其体积。
在挤出机58中根据表3所示的一套能量参数烧煮所述磨碎的颗粒。在低压力和80～110℃的温度下，从挤出机58经过模具60得到制品。选择模具60和/或模头以充分地限制所述材料的流量，从而确保所述磨碎的颗粒在挤出机58中停留足够长的时间以达到理想的烧煮程度，使得在排料时形成至少粘附的但仍然可成形的制品。
离开所述模具之后，在传输装置62上输送所述制品，并供至成形系统64。成形系统64可包含不同的组件以切割、成型和/或轧碾所述制品。例如，所述成形系统可以包含一种或者多种模面切割机(die-face cutter)和闸刀(Sollich Ltd.，德国)。该实施例中的成形系统64包括模面切割机以所述挤出物分割成单独的食品块。
根据所述制品的理想质地和最终功能，通过成形系统64运行的特定装置和操作可以变化。可以意识到同样可以运行设备50以在所述制品到达成形系统64之前改变特定制品的质地，例如通过调节能量输入。
在成形步骤之后，将通过所述模面切割机加工的制品块经空气冷却至室温，并顺着传输装置66输送至包装操作台68，在那里将其包装在密封小袋中。
表4中比较了实施例1中得到的制品。制品1A和1B构成本发明的制品40，其由作为膨胀可食用材料10的膨胀米制备。制品2A和2B由非膨胀成分—天然米制得。
表4-制品组成(以重量％表示)
| 1A | 1B | 2A | 2B | |
| 水％ | 21.4 | 16.9 | 23.5 | 19.1 |
| 脂肪％ | 1.08 | 1.15 | 1.9 | 2.07 |
| 蛋白质％ | 5.74 | 6.14 | 5.67 | 6.06 |
| 碳水化合物％ | 70.9 | 74.9 | 59.5 | 62.7 |
| 纤维％ | 0.43 | 0.46 | 8.76 | 9.36 |
| 灰分％ | 0.42 | 0.45 | 0.63 | 0.68 |
参照表3中的加工参数，看出与基于天然淀粉的制品相比较，基于膨胀可食用材料的制品的能量输入水平较高。此外，对rice Krispies制品而言测定的低模具压力(die pressure)表明与天然米相比较，该制品的粘度更低并且更接近塑性行为。
通过TA-XT21质地分析器(Rheo Ltd.，Champlan，法国，该系统设计用于模拟狗牙齿的咬食行为)及通过三点弯曲测定机械性质。TA-XT21质地分析器装配有特别设计的12mm长的锥形针入度计探针。缓慢地将该探针推入所述制品中，以2mm/s的速度下降。测定将所述探针插入所述制品中所需的力。
采用速度为50mm/min和最大弯曲为40mm的牵引机(LLOYD Itd，Fareham Hampshire，UK)进行标准的三点弯曲测试。结果列在表5中。
发现由膨胀可食用材料10制备的记作1A和1B的制品40结实并且呈塑性，正如以下事实所反映的：其达到断裂点的弯曲距离大于由天然米制备的制品2A和2B的。所述非膨胀制品2A和2B的质地非常不牢固，并且缺乏显著的结构弹性。
表5-质地分析
| 制品 | 1A | 2A | 1B | 2B |
| 穿透力Fmax(N) | 184 | 82 | 265 | 158 |
| 穿透距离*(mm) | 5.9 | 4.26 | 5.97 | 5.04 |
| 弯曲力Fmax(N) | 630 | 184 | 720 | 275 |
| 斜率(N/mm) | 67 | 56 | 93 | 80 |
| 弯曲距离**(mm) | 24 | 4.6 | 30 | 4.1 |
*对于完全穿透制品的12mm锭子
**在断裂点处测得的
实施例2
在实施例2中，测试了根据本发明制备的制品40的消化性。所述制品通过采用表6所示的成分配方并以表2的注射液体混合物A进行挤压而制造的。所述挤压条件与实施例1的表3中给出的相同。
表6-制品3A
| 成分 | 制品3A |
| 磨碎的Rice Krispies | 87.5％ |
| 凝胶100 bloom | 6％ |
| 山梨酸钾 | 0.3％ |
| 磷酸二钙 | 5.2％ |
| 营养混合物 | 1％ |
| 总计 | 100％ |
健康状况良好的8只成年猎犬(4雄，4雌)单独圈养，每天以实验用食物饲喂一次。
饲喂所述8只狗的食物是本发明的制品40和商用罐装宠物食品的组合。(Winalot-Societédes Produits Nestlé的商标)。这些食物是受试期间所述动物的唯一营养来源。基于其每日的代谢能(ME)需求量计算每只狗每天的能量配给。ME采用下式计算：
ME需求量＝132×BW0.75
在开始实验之前，分析计算制品40的湿分、蛋白质、脂肪、灰分、纤维和总能量。制品的ME采用下式计算：
制品的ME＝(3.5×％蛋白质)+(8.5×％脂肪)+(3.5×％碳水化合物)。
饲喂狗的食物是以每日ME需求量的75％的所述罐装商用宠物食品和以每日ME需求量的25％的本发明制品的组合。一直供应淡水。
按照上述饮食饲喂所述狗5天。这样使得所述狗适应所述食物。5天之后，测量每只狗的重量以计算接下来5天的配给量，这构成采集阶段。在采集期的接下来的5天中，继续以相同的食物饲喂所述狗。在所述采集期间，采集狗的粪便。
在该采集期的第一天，将1g氧化铁标记物混入每只狗的食物中，以指示粪便采集的起始(第一次采集的粪便为红色)。在余下的4天中，正常供应所述饮食并且不含任何添加物。经过5天的采集期后，再次将1g红色氧化铁混入所述食品中以标记所述粪便采集阶段的结束(没有采集到红色的粪便)。
记录八只狗中每只的每日摄食量和粪便值。将每只狗的粪便于-20℃下保存在冷冻装置中。然后集合每只狗的粪便持续5天采集期(所有粪便直到最终的红色标记物)。记录粪便的总净重。在实验结束时，再次称量所有八只狗的重量。
干燥每只狗的粪便，并且记录其重量。然后对所述干燥粪便进行研磨，并且分析湿分、蛋白质、油、灰分和总能量。然后采用标准AAFCO方法计算每只狗的消化性，其中：
(其中“g”代表以克表示的质量)
碳水化合物消化性(差值，％)＝与蛋白质的计算方式类似。
灰分消化性(％)＝与蛋白质的计算方式类似。
制品的ME(kcal/g)＝[消耗的GE的kcal-粪便中GE的kcal-((消耗的蛋白质克数g-粪便中的蛋白质克数g)×1.25)]/消耗的食品克数g。
轰7A-在采集周中记录的结果
| 平均值 | 范围 | ||
| 摄食量BW变化 | g/天kcal/天％ | 111016430.22 | 941.0 至 1271.01392.7 至 1881.1-3.35 至 3.42 |
表7B-粪便程度
| 平均值 | 狗的贡献 | ||||
| 正常 | ％1 | 36 | 8 | ||
| 结构化的 | ％2 | 58 | 8 | ||
| 未成形的 | ％3 | 5 | 2 | ||
| 浆状的 | ％4 | 1 | 1 | ||
| 平均 | 范围 | ||||
| 粪便值 | 1.71 | ||||
| 排泄物量 | g/天 | 131 | 104至171 | ||
| ％湿分 | 69 | 67至73 | |||
| g def./1000kcaling | 120 | 120至158 | |||
表7C-分析结果
| 平均营养含量 | ||||
| 水分蛋白质脂肪灰分粗纤维碳水化合物w/out CF总能量 | ％％％％％％Kcal/100g | 食物14.2419.611.964.700.4759.0447.3 | 粪便69.49.71.18.64**11.2118.5 | |
| 明显消化性 | ||||
| 干物质有机物蛋白质脂肪灰分能量 | ％％％％％％ | 平均值85.388.782.895.434.988.8 | 标准差1.51.21.50.67.71.2 | |
| 代谢能 3.73 (kcal/g)： | ||||
| NB.碳水化合物值通过从其他营养素的分析结果的差值计算 | ||||
在该实验中，平均摄食量是令人满意的并且足以能够维持体重。由于所述制品的高消化性，与通常对仅有罐装宠物食品(1030kcal/天)的观察结果相反，平均日摄入量大于理论值(1643kcal/天)。
粪便的质量是令人满意的，其中94％的粪便被认为是可接受的。没有观察到液体腹泻。所述制品的明显消化性高，平均值为85.3％(干物质)，82.8％(蛋白质)，88.8％(能量)和95.4％(脂肪)。
即使不比单独的所述罐装商用宠物食品更易消化，75％的罐装商用宠物食品(Winalot)和25％的本发明制品的混合饮食被认为是可消化的。从所述消化性结果计算出来的ME经校正尿氮损失为3.73kcal/g。
实施例3
在实施例3中，使用40只狗的混合群体测试本发明制品的咀嚼时间。根据表1、2和3的参数制备所述制品。被测试的制品为记作3A和4A的那些以及商标为Jumbone的商品(100g/小狗)(可从Pedigree Masterfoods，Melton Mowbray，UK获得)。利用直径为25mm的圆形模具形成这些制品，并且将其分成长度约130mm的杆状物。
在开始所述实验之前兽医筛选所有参加实验的狗，以确保每只狗的口腔健康状况良好并且没有口腔缺陷，例如齿龈炎、出血和/或齿龈红肿、缺牙等。测试狗覆盖宽范围的尺寸大小。
为所述狗供应制品3A、4A以及对比用Jumbone制品，并且监控其食用行为，例如在咀嚼所述制品的过程中观察到的。就确定咀嚼时间而言，仅仅记录实际咀嚼时间，并且从咀嚼时间的计算中除去所述狗停止咀嚼的任何时间。在实验结束时，再次检查每只狗的嘴巴。
观察到所述狗将实验制品放入其口中，依其腹部躺下，并将所述制品传递至其前爪。它们以轻微倾斜的角度拿住所述制品，并开始咀嚼，均主要使用其后牙。当狗最终将所述制品咬成最终的碎块时，它们用前牙将碎块捡起，进一步咀嚼多次，然后咽下残留物。
所述咀嚼时间和其他观察结果记录在表8中。如上所述，所述制品的密度根据工艺条件变化。相应地，记录单位重量制品的咀嚼时间(时间/克)的结果。
表8-咀嚼时间
| 制品 | 咀嚼时间秒/克# |
| 3A | 15.4 |
| 4A | 3.5 |
| Junbone(现有技术)* | 7.2 |
这些时间仅仅是相对值，因为对于不同组的狗而言，获得的时间不同，但是效果的排序应当保持相同。
当食用制品3A时，所述狗表现得非常满意，重复用力地咬入这些制品，并且将其压缩直到可以取出小块。所述狗咀嚼这些小块直到将其撕成足够小而可以吞咽的碎片。然后，所述狗将返回咀嚼所述制品的主体。
对于非膨胀的制品4A而言，表现出类似的行为，不同的是发现所述狗在短得多的时间内快速将其撕成块并结束咀嚼。发现对比用现有技术Jumbone制品几乎没有差别，除了单位重量的咀嚼时间比所述非膨胀制品4A更长之外。
得到的结论是即使本发明制品中含有的粉末成分的预膨胀水平相对温和，其优势也是明显的，与现有技术的制品相比较，其咀嚼时间具有重大的提高。
实施例4
在实施例4中，对制品2A的样品进行长期稳定性研究。所述制品分别于4℃、38℃和室温(大约22℃)下储存在密封囊中。在时间为零时、一个月后和三个月后，通过差示扫描量热法(DSC)分析所述制品样品的质地和水分活性。同样使用实施例3中的狗群测试所述样品的咀嚼时间。
没有在任何制品或者同样的样品中观察到重要的变化。这表明本发明的制品在储存条件下仍然保持稳定。
实施例5
在实验室研究中，制备了3种干燥混合物用于测试，以说明本发明的特征。各混合物包括：Rice Krispies(作为膨胀可食用材料的一个实例)、碎米(天然淀粉，未膨胀的)和预糊化米(也是未膨胀的)。
在研究中，将所述干燥混合物样品与下列各溶剂组合并且根据其形成氢键的能力选择：乙二醇和丙二醇。
实验5(a)-差示扫描量热法(DSC)
材料和方法
将干燥成分样品磨碎至大约0.5mm，然后以下述重量比与各自溶剂混合：20％的干燥物质、80％(溶剂+样品的湿度)。将这些“湿”样品放入μDSC III-SETARAM设备的批料池中。参比池里仅仅填充相应的溶液(即乙二醇或者丙二醇)。通过微差示扫描量热法分析所述池的内容物，扫描温度在20℃和+120℃之间，温度变化速率为1℃/min。
每一实验重复进行，结果表明具有可重复性。
分析结果记录在图5和6的温度记录图中。
当与丙二醇或者乙二醇进行加热时，观察到所述膨胀米具有大放热峰，但是对于天然米或者标准的湿烧煮的预糊化米而言，仅有小而宽的放热相互作用。这些曲线说明在膨胀材料和所述作为溶剂实例的2个多羟基化合物之间发生了特殊相互作用。
实验5(b)-流变学研究
材料和方法：
样品制备：
将所述成分样品磨碎至大约0.5mm，并与所述溶剂以下述比例进行混合：20％的干物质、80％的溶剂。
表9-分析参数
流变计AR1000粘弹性测试
| 模式振荡 | 1Hz |
| 加热步骤 | 20℃～96℃ 15分钟；(5℃/min) |
| 保持步骤 | 10分钟 96℃ |
| 冷却步骤 | 96℃～20℃ 15分钟；(5℃/min) |
| 变形 | 0.5％ |
| 模块 | 2cm锯齿状的钢盘 |
| 间隙 | 1500μm或者1000μm |
G′模量以帕斯卡(Pa)记录。
图7和8说明了这些研究结果。
当与该实例中的多羟基化合物混合以及随后加热和冷却之后，所述膨胀可食用材料的流变学行为导致获得了具有特殊坚韧效果的凝胶。与之相对照，天然米或者标准的湿烧煮的预糊化米的相应样品当在相同条件下加工时仅提供了非常不牢固的凝胶。
因此，实验室研究还表明由膨胀材料形成的基质的强度和独特性质，特别是当其与形成氢键溶剂例如丙二醇或者乙二醇混合时。
实施例6
现参照图3，阐述了形成本发明制品40的替代设备150。设备150可以用于在完全不存在添加水的情况下挤出高质量的宠物食品，其表明干燥烘箱可以从宠物食品设备中除去，从而简化工艺并节约投资成本。
设备150包括一步法，其中在挤压过程中由天然面粉原位产生上述预膨胀颗粒30。挤压是在低湿度体系中于形成氢键组分的存在下进行的。在该实施例中，挤压进一步借助以下方式进行：所述组分为热的多羟基溶剂并且挤出机是在高筒温下运行。
使用设备150，在混合器152中将未加工的天然(例如，非膨胀的)谷物和淀粉基成分与上文表1所示的一种或者多种添加剂混合，在研磨机154中磨碎至小于约0.3mm的尺寸，在供至挤出机158或者中间预处理器157之前，然后通过膨胀室155。预处理器157有利地用于以热形式添加能量，或者用于在其到达挤出机158之前对所述成分进行预水合。因此，应当意识到不必使用预膨胀颗粒成分例如Rice Krispies，其中可以将未膨胀成分例如天然米放入混合器152中并在到达挤出机158之前于膨胀室155中使其膨胀。
然而，重要的是在到达烧煮步骤之前已经使得所述成分膨胀。
当所述制品排出挤出机158之后，将其供至成形系统164。于是在供至包装操作台168以将其密封在气密包装材料中之前，在冷却器167中冷却最终成形的制品。
低湿度挤压使得对水分敏感的成分和营养物保存更长的时间，特别是易于水解的那些。在该挤压过程中可以增强风味的形成，这是因为可以允许通常被水抑制的常规风味反应例如Maillard反应发生。不存在水分和特别是通过水进行的水解有助于防止由逆醛醇缩合反应(retro-aldolreaction)等形成的风味成分的分解。
图3的实施方式中的挤压可以完全不存在水并采用固体多羟基溶剂例如糖或者山梨糖醇实施。在非常低湿分或者不存在湿分的体系中挤出的宠物食品的机械和结构强度很好，因此当以其饲喂宠物例如狗时具有长咀嚼时间。
实施例7
将高水平的直链淀粉添加至实施例6的预膨胀原料中，并在图3的设备中进行加工，采用预处理器157进行初步加热。冷却所得的挤出物，并使其形成用于饲喂狗时具有长咀嚼时间的块状物。将其放入含有由浇汁中的乳化块制成的商用湿宠物食品″Winalot″的容器中。密封该容器，并存放该复合制品90天。开启该容器，检查挤出块。发现所述块没有明显地分解至所述湿宠物食品中，并且大体上保持了其整体性。
作为示范并且不限于此，在下列表中给出用于制备本发明制品的成分组合的其它实例(重量％)：
| 干燥混合物序号：1 | Wt％ |
| 膨胀麦(总体)(干燥) | 82.43 |
| 猪肉凝胶Bloom100(细孔主要＜100μm) | 11.30 |
| 维生素矿物质混合物 | 0.43 |
| 山梨酸钾 | 0.33 |
| 磷酸二钙 | 5.43 |
| 氧化铁黄 | 0.08 |
| 总量 | 100.00 |
| 干燥混合物序号：2 | |
| 米泡(Rice bubble)(Krispies)(3-5％湿分) | 44.25 |
| 膨胀麦(总体)(干燥) | 44.25 |
| 家禽 | 4.06 |
| 维生素矿物质混合物 | 0.43 |
| 对羟基苯甲酸甲酯 | 0.46 |
| 磷酸二钙 | 5.42 |
| 氧化铁黄 | 0.06 |
| 甘油三酯 | 1.07 |
| 总量 | 100.00 |
| 干燥混合物序号：3 | |
| 米泡(Krispies)(3-5％湿分) | 60.0 |
| 家禽 | 11.0 |
| 山梨酸钾 | 0.6 |
| 碳酸钙 | 2.0 |
| 硫磺 | 0.1 |
| 盐 | 3.8 |
| 麦麸 | 10 |
| 麦子，整粒 | 12.5 |
| 总量 | 100 |
| 干燥混合物序号：4 | |
| 米泡(Krispies)(3-5％湿分) | 45.0 |
| 家禽 | 16.3 |
| 猪肉凝胶Bloom100(细孔主要＜100μm) | 3.7 |
| 山梨酸钾 | 0.6 |
| 碳酸钙 | 1.0 |
| 硫磺 | 0.1 |
| 盐 | 3.8 |
| 玉米麸质 | 24.5 |
| 总量 | 100 |
| 干燥混合物序号：5 | |
| 米泡(Krispies)(3-5％湿分) | 92.8 |
| 猪肉凝胶Bloom100(细孔主要＜100μm)* | 6.0 |
| 丙酸 | 0.2 |
| 营养混合物 | 1.0 |
| 总量 | 100 |
| 干燥混合物序号：6 | |
| 膨胀粟** | 82.5 |
| 猪肉凝胶Bloom100(细孔主要＜100μm)* | 11.0 |
| 山梨酸钾 | 0.3 |
| 磷酸二钙 | 5.2 |
| 营养混合物 | 1.0 |
| 总量 | 100 |
**由Dutch Gelatine Ltd.提供
| 干燥混合物序号：7 | |
| 膨胀粟** | 82.5 |
| 猪肉凝胶Bloom100(细孔主要＜100μm)* | 11.0 |
| 山梨酸钾 | 0.3 |
| 磷酸二钙 | 5.2 |
| 营养混合物 | 1.0 |
| 总量 | 100 |
| 干燥混合物序号：8 | |
| 米泡(Krispies)(3-5％湿分) | 45.0 |
| 猪肉凝胶Bloom100(细孔主要＜100μm)* | 3.7 |
| 山梨酸钾 | 0.6 |
| 山梨糖醇 | 5.0 |
| 蛋白质浓缩物 | 40.8 |
| 营养混合物 | 4.9 |
| 总量 | 100 |
| 干燥混合物序号：9 | |
| 米泡(Krispies)(3-5％湿分) | 78.7 |
| 猪肉凝胶Bloom100(细孔主要＜100μm)* | 6.0 |
| 山梨酸 | 0.3 |
| 山梨糖醇 | 14.0 |
| 营养混合物 | 1.0 |
| 总量 | 100 |
上述混合物可以在存在以下面设置的典型重量浓度限度内添加的溶剂下加工成最终制品。
| 挤压参数 | 最大wt％ | 最小wt％ |
| 干燥混合物 | 100％ | 72％ |
| 丙三醇(86％) | 16％ | 12％ |
| 水 | 12％ | 0％ |
应当理解的是可以对此处描述的本发明的优选实施方式进行多种改变和变换。所述改变和变换可以在不偏离本发明范围的情况下并且在不降低其预计优势的情况下进行。因此，可以认为所附权利要求书覆盖这些改变和变换。
Claims (64)
1.一种含有包含熔化成分的粘附生物塑料物质的制品，所述成分包含膨胀材料。
2.如权利要求1所述的制品，其中所述成分包含膨胀材料。
3.如权利要求1或者2所述的制品，其中所述膨胀材料存在的量仅为少量。
4.如权利要求3所述的制品，其中所述膨胀材料存在的量仅为痕量。
5.如权利要求3所述的制品，其中所述膨胀材料存在的量至少为痕量。
6.如权利要求3或5所述的制品，其中所述膨胀材料存在的量不超过5质量％。
7.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述膨胀材料为食品成分。
8.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述膨胀材料是可食用的。
9.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述膨胀材料为碳水化合物。
10.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述膨胀材料是基于淀粉的。
11.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述膨胀材料可从可再生资源获得。
12.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述膨胀材料是至少部分发酵的。
13.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述膨胀材料已经过物理过程而膨胀。
14.如权利要求13所述的制品，其中所述物理过程包括将所述成分经受快速加热或者足够幅度和足够短持续时间的压力下降，以在其熔化之前引起所述材料中大体上所有的膨胀作用。
15.如权利要求14所述的制品，其中所述膨胀材料选自膨胀米、膨胀粟、膨胀米和膨胀麦。
16.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述成分已经在剪切作用条件下经过热处理而形成所述物质，所述材料在该热处理之前已经膨胀。
17.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述物质进一步含有在所述物质中形成氢键的非水组分。
18.如权利要求17所述的制品，其中所述组分为多羟基溶剂。
19.如权利要求18所述的制品，其中所述溶剂选自：乙二醇、丙三醇、丙二醇、山梨糖醇及其组合。
20.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述生物塑料物质含有聚合物基质。
21.如前述任一项权利要求所述的制品，其为可消化的。
22.如权利要求21所述的制品，其为宠物食品。
23.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述物质具有充分的耐穿透能力以抵抗通过施于其上正常咬食力的狗牙齿产生的穿透作用。
24.如前述任一项权利要求所述的制品，其通过挤压制备。
25.如权利要求24所述的制品，其具有通过将能量输入供至挤压该制品的挤出机中而得到的质地。
26.如前述任一项权利要求所述的制品，其中所述制品具有与由非膨胀状态的材料制得的制品相比更耐穿透的质地。
27.一种制备含有生物塑料物质的制品的方法，该方法包括下列步骤：
-提供包含膨胀材料的成分，
-对其进行热处理以使得所述成分熔化并提供粘附的生物塑料物质。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述生物塑料物质含有坚韧的聚合物基质。
29.如权利要求27或28所述的方法，其中大体上所有所述成分是经熔化的。
30.如权利要求27～29中任一项所述的方法，其中所述制品含有仅仅少量的所述膨胀材料。
31.如权利要求27～30中任一项所述的方法，其中所述方法在不存在添加水的条件下进行。
32.如权利要求27～31中任一项所述的方法，其中所述方法在不存在添加液体的条件下进行。
33.如权利要求27～31中任一项所述的方法，其包括向所述成分中加入不同于水的形成氢键的组分和保持该组分与所述成分之间的接触直到在所述物质中形成氢键。
34.如权利要求33所述的方法，其中所述组分是多羟基溶剂。
35.如权利要求34所述的方法，其中所述溶剂选自：乙二醇、丙三醇、丙二醇、山梨糖醇及其组合。
36.如权利要求27～35中任一项所述的方法，其中所述膨胀材料是食品成分。
37.如权利要求27～36中任一项所述的方法，其中所述膨胀材料是可食用的。
38.如权利要求27～37中任一项所述的方法，其中所述膨胀材料是基于淀粉的。
39.如权利要求27～38中任一项所述的方法，其中所述膨胀材料可从可再生资源获得。
40.如权利要求27～39中任一项所述的方法，其中所述膨胀材料已经过物理过程而膨胀。
41.如权利要求40所述的方法，其中所述物理过程包括将所述材料的未膨胀前体经受快速加热或者足够幅度和足够短持续时间的压力下降，以在对所述膨胀材料进行热处理之前引起所述前体中大体上所有的膨胀作用。
42.如权利要求41所述的方法，其中所述膨胀材料选自：膨胀米、膨胀粟、膨胀米和膨胀麦。
43.如权利要求27～42中任一项所述的方法，其包括在对其热处理之前由所述膨胀材料形成颗粒的步骤。
44.如权利要求27～43中任一项所述的方法，其包括使得所述材料的未膨胀前体膨胀以提供所述膨胀材料的步骤。
45.如权利要求27～44中任一项所述的方法，其中对所述成分进行热处理的步骤包括对其施加剪切作用。
46.如权利要求45所述的方法，其中所述剪切作用通过在挤出机中挤压所述膨胀材料而施加。
47.如权利要求46所述的方法，其包括通过改变选自以下的至少一个参数而改变所述生物塑料物质的质地的步骤：改变挤出机的输入能量、改变所述膨胀材料、向所述成分添加至少一种干燥添加剂和向所述成分添加至少一种液体。
48.如权利要求46或者47所述的方法，其包括改变挤出机螺杆转速和挤出机加热器温度中的至少一个的步骤。
49.如权利要求46～48中任一项所述的方法，其包括在挤出过程中控制所述材料密度的步骤。
50.如权利要求46～49中任一项所述的方法，其包括控制离开挤出机的所述材料的膨胀作用的步骤。
51.如权利要求27～50中任一项所述的方法，其包括在热处理步骤中控制所述材料的温度的步骤。
52.如权利要求27～51中任一项所述的方法，其包括将所述物质分割成块和将所述块放入湿食品和/或液体中的步骤。
53.如权利要求1～26中任一项所述的制品在从宠物牙齿上除去牙垢的方法中的用途。
54.一种操作食品制备设备的方法，其包括下列步骤：提供烧煮设备，通过提供含有预膨胀材料的成分而形成含有生物塑料物质的制品，操作所述设备以使该成分熔化并制备粘附的生物塑料物质，在形成所述物质的过程中控制湿分含量和水分活性水平，从而使得所述物质在形成之后不需要干燥。
55.如权利要求54所述的方法，其中不向所述成分添加水。
56.如权利要求54或者55所述的方法，其中不向所述成分添加液体。
57.如权利要求54或者55所述的方法，其包括在可形成氢键的非水组分存在下烧煮所述膨胀材料。
58.如权利要求57所述的方法，其中所述组分是多羟基溶剂。
59.如权利要求54～58中任一项所述的方法，其包括操作所述设备以向所述成分施加剪切作用。
60.如权利要求59所述的方法，其中所述设备包括挤出机、连续混合器，或者包括所述两者。
61.如权利要求54～60中任一项所述的方法，其中所述膨胀材料已经过物理过程而膨胀。
62.如权利要求61所述的方法，其中所述膨胀材料选自：膨胀米、膨胀粟和膨胀麦及其组合。
63.如权利要求21～26中任一项所述的制品在控制宠物肥胖的方法中的用途，所述方法包括将所述制品饲喂给有此需求的宠物。
64.如权利要求49或者50所述的方法制备的制品在控制宠物肥胖的方法中的用途，所述制品与使用所述成分的未膨胀形式的材料制备的制品相比具有较低的密度和较低的含热量，所述方法包括将所述制品饲喂给有此需求的宠物。
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