DK151925B - Fremgangsmaade til formgivning af termoplastisk dyrefoder ved extrudering samt apparatur til brug ved fremgangsmaaden - Google Patents

Description

i

DK 151925B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til formgivning af termoplastisk dyrefoder ved extrudering samt et apparatur til brug ved denne fremgangsmåde.

Inden for den til formgivning af fødevarer kendte teknik 5 er en extruder et velkendt apparatur. Extruderen består fundamentalt af et rørformet legeme, der indeholder en eller flere roterende skruer. I den ene ende af røret findes en tilledningsanordning, igennem hvilken den masse, som skal formes til et foderstof, kan tilføres. Denne til-10 ledning står i forbindelse med skruens tilførsels-afsnit, og når skruen roterer i røret, skubbes fødemassen fra tillednings-afsnittet igennem røret til et omdannelses-afsnit og derfra til et afmålings-afsnit. I extruderens omdannelses-afsnit kan fødemassens bestanddele blandes, opvarmes 15 eller afkøles. Massen kan desuden opvarmes yderligere og underkastes en strukturændring ved kraftig forskydning under passage gennem afmålings-afsnittet. En masse med passende sammensætning kan opnå et vilkårligt antal ønskede egenskaber, når den underkastes en passende behandling i 20 extruderen. Efter passage af afmålings-afsnittet kan mas sen forlade extruderen og derefter underkastes yderligere behandling.

En række forskellige vigtige parametre kan have indflydelse på det produkt, som forlader extruderen. Sådanne para-25 metre omfatter f.eks. skruens udformning, antallet af om drejninger pr. minut, tryk og temperatur i cylinderen, størrelsen af gevindet, temperaturen ved udgangen af extruderen, den ydre temperatur af extruderen samt viskositeten af fødemassen. For at opnå en effektiv gennemstrøm-30 ning i extruderen er det påkrævet, at fødemassens viskosi tet ved tilførslen er større end viskositeten af den masse, der forlader extruderen, idet denne forskel i viskositet bevirker en lettere gennemstrømning i extruderen.

DK 151925B

2

Som nævnt ovenfor er det ønskeligt, at fødemassen ved tilledningen har en viskositet, der er tilstrækkelig høj til, at massen let kan pumpes igennem extruderen. Indstillingen af denne viskositet er meget kritisk, idet viskosite-5 ten skal være stor nok til at massen let kan pumpes igen nem extruderen, men på den anden side ikke så stor, at der kræves specielt store energimængder. I almindelighed skal extruderbare fødemasser have en viskositet i området fra 10 til 200 poise. Som nævnt ovenfor kan fødemassen under pas-10 sagen igennem extruderen blandes, opvarmes eller behandles : på anden måde. Tilførsel af varme til fødemassen under passagen igennem extruderen muliggør gelatinering af stivelse, denaturering af protein, reduktion af antallet af mikrobiologiske tællinger samt andre fysiske og kemiske 15 ændringer, som kan foregå i fødemassen. En vis varme op står ved afskæringen eller ved den friktion, der opstår imellem fødemassen og skruen (specielt i afmålings-afsnittet). Den herved opståede varme kan f. eks. suppleres ved hjælp af varmekapper rundt om røret, eller fødeblan-20 dingen kan opvarmes indirekte ved hjælp af en varm væske strøm. Røret kan desuden opvarmes ved hjælp af elektricitet eller damp eller ved hjælp af enhver anden egnet metode.

Normalt vil viskositeten af en termoplastisk masse aftage 25 med stigende temperatur. Denne reduktion af viskositeten er ønskelig, når massen befinder sig i nærheden af extru-derens udløb, fordi det ikke er hensigtsmæssigt at skabe store modtryk (ved modtryk forstås et tryk, som søger at tilbageholde massen i extruderen). Det foretrækkes, at 30 modtrykket begrænses så meget som muligt, hvorved det tryk, som holder massen tilbage i extruderen, kan reduceres«, Viskositeten ved udløbet af extruderen bør være lavt i forhold til viskositeten af fødeblandingen ved extruderens indløb. Disse teknologiske aspekter er beskrevet mere 35 detaljeret af Harman et al., Journal of Food Science, "Modeling a Forming Foods Extruder" side 1099 - 1104,

DK 151925 B

3

Volume 39, (1974), og Rossen et al., Food Technology, "Food Extrusion" side 46 og 48 - 53 , august 1973.

Der findes mange måder, hvorpå man kan opnå den ønskede høje viskositet af en fødeblanding forud for extruderin-5 gen. En af disse måder består i at ændre sammensætningen.

Imidlertid er det tillige ønskeligt, at den samlede proces er effektiv, og at slutproduktet er acceptabelt og økonomisk at fremstille. En ændring af sammensætningen med henblik på at opnå en høj viskositet er således ikke 10 altid den bedste metode til opnåelse af en samlet proces- effektivitet. En anden metode til. opnåelse af en fødeblanding med høj viskositet består i at reducere fugtigheds-indholdet i fødeblandingen. En sådan reduktion af fug-tighedsindholdet på dette trin i processen må imidlertid 15 foretages under hensyn til det ønskede fugtighedsindhold i slutproduktet, idet fugtighedsindholdet på væsentlig måde bidrager til produktets velsmag og konsistens. Endvidere har fugtighedsindholdet en betydelig indflydelse på produktets udseende. Af disse årsager må blandingens 20 fugtighedsindhold ikke reduceres så meget, at der opnås den modsatte virkning med hensyn til sammensætning, ud-seeende eller omkostninger af det færdige produkt. En fødemasse, der skal anvendes til extrudering, må således have et fugtighedsindhold, der er lavt nok til at opret-25 holde en høj viskositet.

Det foretrækkes endvidere, at man opvarmer og pasteuriserer produkterne ved en bestemt temperatur i løbet af extruderingen. Denne opvarmning kan iværksættes ved, at man forvarmer fødemassen, før denne indføres i extruderen.

30 Men en sådan forvarmning reducerer viskositeten og gør det således mere vanskeligt at føre blandingen hurtigt og effektivt igennem extruderen. Dette problem er særlig påfaldende, når der er tale om termoplastiske foderblandinger. Naturen af termoplastiske materialer (herunder fødevarer) in-35 debærer, at materialet bliver blødere eller opnår en lave-

DK 151925B

4 re viskositet, når det "bliver opvarmet. Hvis den ønskede temperatur således delvis opnås ved at forøge massens temperatur ved tilførslen, kan den krævede høje viskositet ikke opretholdes. j 5 Ved extruderings-processen, som resulterer i en væsentlig opvarmning af extrudatet, bliver fugtighedsindholdet påny et problem. En del af den fugtighed, som oprindelig er til stede i massen, når denne føres ind i tillednings-afsnittet, kan gå tabt, når. extrudatet forlader extruderen. Som be-10 skrevet ovenfor tilføres såvel varme som tryk til extru datet i afmålings-afsnittet, hvilket modvirker tab af fugtighed fra extrudatet, mens dette befinder sig i extruderen. Når extrudatet forlader extruderen, formindskes trykket, og extrudatet udsættes desuden for lavere tempe-15 raturer, da temperaturen udenfor extruderen er mindre end temperaturen inden i denne. Reduktionen i temperatur og tryk resulterer i et fald i fugtighedsindholdet. Som følge heraf vil extrudatet næsten altid have et lavere fugtig-hedsindhold end den oprindelige masse.

20 En extruder er kapital-forbrugende og energi-forbrugende, og det samme gælder det tilhørende udstyr. Det er derfor særdeles ønskeligt at forøge udbyttet og effektiviteten af hver extruder. Specielt er det særdeles ønskeligt at forøge udbyttet af extruderen, samtidig med at man opret-25 holder den ønskede kvalitet af slutproduktet.

Med den foreliggende opfindelse tilvejebringes en fremgangsmåde til formgivning af et termoplastisk dyrefoder ved extrudering ved forøget hastighed, hvorved man danner en termoplastisk fødemasse med en ønsket viskositet, hvil-30 ken fødemasse har et fugtighedsindhold, der er tilstrække ligt til at gøre massen extruderbar, og extruderer massen igennem en extruder til opnåelse af et extrudat. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at man

DK 151925 B

5 a) indblæser en tilstrækkelig mængde damp i extrudatet, når dette forlader extruderen, til at opnå et vandindhold i produktet, der er mindst 2% større end vandindholdet i fødemassen; 5 b) blander dampen og extrudatet for at kondensere så stor en del af dampen, at temperaturen af extrudatet stiger min 3-50% og fugtigheden af dette øges til mellem 15 og 60%, og c) former extrudatet til det ønskede produkt.

10 Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen opnås et produkt, der fortrinsvis består af: a) en tilstrækkelig mængde af i det mindste én proteinkilde til opnåelse af et proteinindhold på mellem 15 og 40 vægt-% på tør basis; b) omkring 1 - 45% af mindst et stivelsesholdigt ingre- 15 diens; c) en tilstrækkelig mængde næringsadditiver samt additiver til forbedring af produktets udseende; d) et fugtighedsindhold, der er mellem 15 og 50% og tilstrækkeligt til i det mindste at modsvare fødemassens fug- 20 tighedsindhold, og e) en tilstrækkelig mængde stabilisator til opnåelse af en halvfugtig, lagerstabil kvalitet af produktet.

Den foreliggende opfindelse tilvejebringer tillige et apparatur til opvarmning og formgivning af et foderstof ved 25 fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvilket apparatur består

DK 151925 B

6 af en extruder, en overføringsanordning og en udvindingsanordning, og den nævnte extruder er forsynet med en til- ! førseis- og en udledningsanordning. Denne udledningsanordning står i forbindelse med den nævnte overføringsanordning, 5 som har to ender. Udledningsanordningen er forbundet med det ene ende, og den anden ende er forbundet med den nævnte udvindingsanordning. Forbedringen ved dette apparatur består i et damptilledningssystem, der er forbundet med den nævnte overføringsanordning i et damppunkt nær den nævnte 10 første ende samt en blandingsanordning, der er indskudt i- mellem damppunktet og den nævnte anden ende og forbundet med udvindingsanordningen, damppunktet og udledningsstedet.

Opfindelsen forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor 15 fig. i er et blokdiagram, der viser den velkendte extru- deringsproces, fig. II er et blokdiagram, der viser apparaturet ifølge opfindelsen, og fig. III er et illustrerende diagram af extruderen 12 i 20 kombination med overføringsanordningen 20, I beskrivelsen og figurerne svarer de samme numre til de samme punkter.

Dampinjektion i et extrudat af en termoplastisk masse, sådan som dette foreligger direkte fra en extruder (hvilket 25 indebærer, at der kun har været ringe eller slet ingen at mosfærisk påvirkning) i et afgrænset område efterfulgt af

DK 151925B

7 en blanding af dampen med extrudatet, resulterer i et ex-truderet produkt, der har højere fugtighedsindhold, højere temperatur og reduceret viskositet, og resulterer endvidere i en højere extruderingshastighed. Den forøgede 5 produktstrøm, som herved opstår, kan behandles ved enhver egnet udvindingsmetode.

Fig. I er et blokdiagram af en velkendt extruderingspro-ces og viser en blanding 1 af bestanddele og vand til dannelse af en masse 2, som føres til extruderen 12, der er 10 opvarmet ved hjælp af en dampprofil. Extrudatet forlader extruderen 12 ved en temperatur på omkring 95 - 130° C, hvorved noget af fugtigheden forsvinder, og extrudatet opsamles i udvindingsanordningen 50.

15 Forbedringen i extruderingsprocessen ifølge opfindelsen fremgår af fig. II og består af extruderen 12 i forbindelse med en overføringsanordning 20, og denne overførings-anordning er endvidere forbundet med udvindingsanordningen 50. Blandingen 1 af bestanddele og vand bliver igen 20 formet til en masse 2, som overføres til extruderen 12 ved hjælp af tilledningen 14 (i fig. III). Extrudatet 15 passerer fra extruderen 12 over i overføringsanordningen 20. Denne består af en damptillednings-anordning 22, der er forbundet med en blandingsanordning 24.

25 Fig. III er et illustrerende diagram 23, der alment vi ser extruderen 12 forsynet med en tilledning 14 og en udledning 16. Overføringsrøret 26 er forbundet med extruderen 12 gennem udløbet 16, og damptillednings-anordningen 22 er forbundet med damppunktet 37 ved hjælp af et damp-30 rør 25. Overføringsrøret 28 er forbundet med overføringsrøret 26, damppunktet 37 og blandingsanordningen 24. Blandingsanordningen 24 kan være en statisk mixer, en mixer forsynet med propeller eller en anden passende blandingsanordning. Overføringsrøret 30 er et udledningsrør, der fø-

DK 151925 B

8 rer fra blandingsanordningen 24 til udvindingsanordningen 50 og tillader udveksling derimellem. Nærmere bestemt foregår operationen i fig. III på følgende måde: Der dannes en masse 2 med den ønskede viskositet, og massen anbringes 5 i extruderen 12 igennem tilledningen 14. Extruderen 12 er opdelt i en første fødezone 32, som befinder sig ved si- i i den af tilledningen 14, en overføringszone 34, der befinder sig ved siden af fødezonen 32, og en afmålingszone 36, der befinder sig ved siden af overføringszonen 34 og udløbet 10 16 på extruderen 12. Fødezonen 32 kan enten være opvar met eller afkølet. Overføringszonen 34 og afmålingszonen 36 opvarmes (ikke vist) ved hjælp af elektricitet, damp eller lignende. Der kan endvidere anvendes yderligere zoner. I den normale exfcruderingsoperation er en opvarmning 15 af zonerne 32, 34 og 36 kombineret med deri tid, hvori massen befinder sig i zonerne 32, 34 og 36, tilstrækkeligt til at forøge temperaturen fra den lave temperatur af massen til den højere, temperatur af extrudatet. Eksempelvis vil en masse, som til at begynde med har en temperatur på 20° C, 20 normalt blive opvarmet til en temperatur på mellem 95 og 130° C eller mere under extrudereringen, inden extrudatet føres ind i overføringsrøret 26 igennem udløbet 16. Der kræves en vis retentionstid i extruderen for at hæve massens temperatur til det ønskede temperaturinterval på 95 - 130° C.

25 En almindelig metode består i at sætte damptrykket i den opvarmede dampkappe på maximum og derefter justere extru-derskruens omdrejningsantal pr. minut på en sådan måde, at retentionstiden i extruderen er tilstrækkelig til at opnå den ønskede temperatur ved udgangen af extruderen.

30 I den forbedrede extruderingsproces ifølge opfindelsen er processen modificeret derved, at den termoplastiske masse extruderes ved en lavere temperatur end der normalt kræves, hvorefter der kræves indblæsning af damp for at hæve exfcrudatets temperatur så meget, at slutproduktets 35 temperatur ligger mellem 95 og 130° C. Da extrudatets tem-

DK 151925 B

9 peratur ved udgangen af udløbet 16 er lavere end den temperatur, der normalt kræves for slutproduktet, kan retentionstiden i extruderen følgelig afkortes, hvilket forøger produktstrømmens hastighed. Så snart extrudatet forlader 5 udløbet 16, bringes det i kontakt med damp, som via damppunktet 37 passerer ind i overføringsrøret 26. Denne damp indføres normalt tæt ved extruder-udløbet 16. Når denne damp indblæses og derefter blandes med extrudatet, stiger dettes temperatur, samtidig med, at viskositeten formind-10 skes, hvilket modvirker dannelse af modtryk. Et passende sted til indføring af damp samt metoder for denne indføring kan let bestemmes af fagmanden ved hjælp af eksperimenter. Overføringsrøret 26 står i forbindelse med såvel udløbet 16 som damppunktet 37. Dampkilden 22 kan anbringes hvor-15 som' helst og er forbundet med overføringsrøret 26 ved hjælp af et damprør 25 i damppuhktet.37, eller dampkilden kan anbringes på enhver anden egnet måde, som muliggør indblæs-ning af damp i overføringsrøret 26. Imellem damppunktet 37 og blandingsanordningen 24 findes et overføringsrør 28. 20 Dette står i forbindelse med såvel damppunktet 37 som overføringsrøret 26 i den ene ende og blandingsanordningen 24 i den anden ende. Anordningen 24 til blanding af damp og extrudat står i forbindelse med overføringsrøret 28 ved indløbet 38. Blandingsanordningen 24 kan være et hvilket 25 som helst apparatur, som er i stand til at’blande kondenseret damp og extrudat. Statiske mixere kan fås fra the Kenics Corporation of North Andover, Massachussettsj the Charles Rosse and Son Company, Hauppage, New York eller lignende forhandlere. Under blandingen kondenserer det 30 meste af dampen til vand, hvilket forøger fugtighedsind-holdet og temperaturen af extrudatet. Efter tilstrækkelig blanding forlader extrudatet blandingsanordningen 24 igennem udløbet 40. Dette står i forbindelse med udvindingsanordningen 50 igennem overføringsrøret 30. Denne udvin-35 dingsanordning kan være et hvilket som helst egnet apparatur.

DK 151925 B

10

Idet extrudatet ikke "behøver at forlade extruder en ved så høj en temperatur som tidligere, er det nu muligt at føre j

extrudatet hurtigere igennem extruderen og derved redu- I

cere opholdstiden. Opholdstiden i extruderen er, når alle 5 andre faktorer holdes konstante, direkte proportional med den ønskede temperatur ved udgangen af extruderen. Da opholdstiden i extruderen kan reduceres ved anvendelse af en lavere udgangstemperatur, må det imidlertid være fysisk muligt at reducere denne opholdstid under i det væsent-10 lige samme standardbetingelser. En metode til at forøge gennemløbshastigheden består i at forøge massens viskositet. Ved en given omløbshastighed i extruderen vil en masse med stor viskositet generelt kunne pumpes hurtigere igennem end en masse med lavere viskositet. Man kan for-15 øge massens viskositet ved at reducere temperaturen og/ eller fugtighedsindholdet. Tabet af fugtighed kompenseres ved at indblæse damp i extrudatet som beskrevet ovenfor.

En lavere temperatur kan opnås ved at benytte koldt vand i kappen, som omgiver f ødezonen 52. Extruder skruens omløbs-20 hastighed påvirker den hastighed, med hvilken massen bevæges igennem extruderen, og denne omløbshastighed er omvendt proportional med massens opholdstid i extruderen.

Sagt på en anden måde er omløbshastigheden normalt direkte proportional med extruderings-hastigheden, således at en 25 højere omløbshastighed bevirker en højere extruderings-hastighed. Ændringer i omløbshastigheden kan således medføre ændringer i opholdstiden. Enhver reduktion af opholdstiden i extruderen bevirker en reduktion af extrudatets temperatur, hvis alle andre faktorer holdes konstante.

30 Udbyttet ved at reducere opholdstiden i extruderen opnås ved den ovenfor omtalte indblæsning af damp og blanding af dampen med extrudatet til opnåelse af en stigning i fugtighedsindhold og temperatur. Denne reduktion af opholdstiden forudsætter naturligvis, at de øvrige faktorer i ex-35 truderingsprocessen holdes relativt konstante. På denne måde kan slutproduktets fugtighedsindhold hæves til et hvilket som helst ønsket niveau, samtidigt"med, åt der er fordele

DK 151925 B

11 forbundet med at extrudere en masse med lavere fugtigheds-indhold. Når det dampbehandlede extrudat blandes sker der en regelmæssig fordeling af fugtighed og varme fra dampen, hvilket bevirker, at extrudatets temperatur stiger ens-5 artet. Stigningen i temperatur bevirker samtidig, at viskositeten formindskes , hvilket resulterer i, at extrudatet flyder lettere..Det formodes, at trykket af dampen overstiger modtrykket fra extrudatet i indblæsningspuhktet.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen producerer man et 10 foderstof med et fugtighedsindhold på mellem 15 og 60%.

Fortrinsvis fremstiller man et foderstof med et fugtige hedsindhold på mellem 20 og 50% (halvtørt foder).

Der blæses en.tilstrækkelig mængde damp ind i extrudatet, når dette forlader extruderen, til at temperaturen kan hæ-15 ves til et passende niveau. Selv om fødemassen således kan forlade extruderen ved en hvilken som helst temperatur på mellem 20° C og 120° C, anvendes blandingen med damp til at hæve temperaturen af extrudatet til det ønskede niveau på mellem 95 og 130° C, såvel som til at hæve fugtigheds-20 indholdet af extrudatet, når dette forlader overføringsanordningen og indføres i udvindingsanordningen. Hvis eksempelvis en extrudering ved hjælp af en velkendt teknik og et velkendt apparatur producerer et extrudat, som kræver en temperatur på 120° C ved udgangen af extruderen, 25 kan fremgangsmåden og apparaturet ifølge opfindelsen producere et extrudat ved en temperatur på omkring 100° C, som derefter véd indblæsning af damp og blandingen af dampen med extrudatet kan hæve slutproduktets temperatur til 120° C. Extrudatet kan endda have en temperatur på kun 50° C, 30 når det forlader extruderen, idet den efterfølgende damp-indblæsning og blanding kan forøge temperaturen til 120° C inden afkøling og opsamling af produktet. Udvindingsanordningen tjener naturligvis til afkøling og indpakning af slutproduktet.

DK 151925 B

12

Som ovenfor anført består en af fordelene ved at extru-dere ved lavere temperaturer if at opholdstiden i extru-deren kan formindskes i forhold til den ønskede temperatur ved udgangen af extruderen forud for dampindblæsning 5 og blanding, under forudsætning af, åt alle andre faktorer er konstante. Hvis man på den anden side ikke ønsker at forøge extruderings-hastigheden, kan den mængde varme, der kræves til at opvarme extruderen, reduceres, hvorved man kan begrænse energiomkostningerne, 10 Betegnelsen 'fødemasse" anvendes om den termoplastiske sammensætning, som formes til et foderstof, mens den befinder sig i extruderen 12, Betegnelsen "extrudat" anvendes om den termoplastiske sammensætning, når denne har forladt extruderen og befinder sig i overføringsanordningen 15 20. Betegnelsen "foderstof" benyttes om den termoplasti ske sammensætning, når denne er i kontakt med udvindingsanordningen 50, samt om dét færdige produkt, udvindingsanordningen 50 omfatter tillige systemer til afkøling af produktet til enhver ønsket temperatur samt midler til 20 indpakning af fødevarerne.

Når fødemassen er blevet til et extrudat, må temperaturen af extrudatet efter damptilførsel og blanding overstige temperaturen af extrudatet før damptilførsel med mindst mellem 3 og 50 °C. Specielt foretrækkes det, at tempera-25 turforskellen er mellem 10 og 40 °C. Tilførslen af damp får extrudatets fugtighedsindhold til at stige, når dampen kondenseres og blandes med extrudatet. Slutproduktet kan have et hvilket som helst egnet fugtighedsindhold i forhold til den oprindelige fødeblanding, så længe det 30 imødekommer de krævede mikrobiologiske og strukturelle karakteristika samt karakteristika med hensyn til udseende. Dette er tilfældet, når fugtighedsindholdet i det ex-truderede produkt er mindst 2% højere end det fugtighedsindhold, der måtte forventes, hvis der ikke anvendtes damp-

DK 151925 B

13 tilførsel, og i særdeleshed foretrækkes det, at produktets fugtighedsindhold er mellem 2 og 20% højere end fødemassens fugtighedsindhold.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan anvendes til frem-5 stilling af termoplastisk dyrefoder ved brug af det be skrevne apparatur forsynet med en passende udvindingsanordning 50. En termoplastisk fødemasse er en fødemasse, hvis viskositet aftager, når temperaturen stiger, eller hvis viskositet tiltager, når temperaturen falder. Denne 10 terminologi kan naturligvis også anvendes om syntetiske harpikser, men terminologien er særlig anvendelig om sådanne fødeblandinger, som anvendes ved fremgangsmåden i-følge opfindelsen. Disse fødemasser skal være bløde og let blandbare, således at dampen effektivt kan indføres 15 i blandingen. En fødeblanding, som er af termoplastisk natur eller bliver termoplastisk i natur som extrudat, kan let formgives ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Den termoplastiske fødemasse til anvendelse ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstilles ved kombination af 20 velkendte fødevare-ingredienser. Der kan anvendes forskel lige proteinkilder, stivelsesholdige ingredienser (disse anvendes ofte i en mængde på mellem 1 og 45% eller derover) samt andre ingredienser, som giver næring, konsistens eller velsmag til fødevaren. Disse ingredienser tilsættes 25 i afhængighed af den type fødevarer, som man ønsker at fremstille. Ønskes et nærende foderstof, anvendes proteiner, vitaminer og mineraler. Et nærende foderstof er et foderstof, med hvilket man kan opretholde livet uden anvendelse af andre foderstoffer. Hvis man ønsker at fremstille 30 foderstoffer med lavere næringsværdier, kan indholdet af proteiner, vitaminer og mineraler reduceres eller helt elimineres. Da der ikke kræves indhold af protein i foderstofferne fremstillet ifølge opfindelsen, kan proteinindholdet variere mellem 0 og 60%. Ønsker man et nærende foderstof, 14

DK 151925 B

tilsættes protein til dannelse heraf. For at imødekomme kravene med hensyn til næring skal mindst en proteinkilde normalt være til stede i en mængde, der giver et proteinindhold på mellem 10 og 50 vægt-% på tør basis. Det fore-5 trækkes, at proteinindholdet ligger mellem 15 og 40 vægt-% på tør basis. National Research Council har fastsat visse retningslinier med hensyn til nærdingsværdien i et dyrefoder. Fortrinsvis udgør proteinindholdet mellem 22 og 30 vægt-% på tør basis i kattefoder. Proteinindholdet kan op-10 nås fra en vegetabilsk proteinkilde, en animalsk protein kilde eller blandinger heraf i sådanne mængder, at det nødvendige proteinindhold er til stede. Vegetabilske proteinkilder er sådanne, som normalt indeholder 20 vægt-% protein eller derover. Eksempler på vegetabilske proteinkil-15 der omfatter sojabønnemel, sojaprotein-koncentrater, soja- protein-isolater, bomuldsfrømel, bomuldsfrøprotein-koncen-trater, bomuldsfrøprotein-isolater, jordnøddemel, jordnød-deprotein-koncentrater, jordnøddeprotein-isolater, majsspirer, hvedespirer, hvedespiremel, majsglutenmel, tørrede 20 destillationsrester og alle andre spiselige vegetabilske proteinkilder, som kan anvendes alene eller i blandinger.

Animalske proteinkilder omfatter kød, kødprodukter, proteiner udvundet fra dyr eller blandinger af sådanne proteinkilder som beskrevet i USA patentskrift nr. 3 380 832.

25 Animalske proteinkilder kan ligeledes anvendes alene eller i kombination med en vegetabilsk proteinkilde inden for de ovennævnte procent-grænser. Eksempler på kød omfatter kød fra kvæg, svin, får, geder, heste, hvaler og andre pattedyr samt fjerkræ og fisk. Kødprodukter omfatter de dele af 30 dyrene, som er vist i the 1976 Association of American

Feed Control Officials, Inc. under No. 9 Animal Products, afsnit 9.3 side 77, som definerer kødprodukter som urense-de sunde dele udover selve kødet fra slagtede dyr. Sådanne < dele omfatter f.eks. lunger, milt, nyrer, hjerne, lever, 35 blod, delvis affedtet fedtvæv, maver og tarme uden indhold.

i

DK 151925B

15

Hvis et sådant produkt bærer et navn, som beskriver dets art, skal det svare hertil (forslag 1973, vedtaget 1974- N.R.C. 5-00-395). Animalsk protein omfatter ligeledes materialer såsom animalsk levermel, animalsk kirtelmel, eks-5 traheret animalsk levermel, hvalmel, benmel, opløseligt tørstof, kødmel, fiskemel, fiskeprotein-koncentrat, fjerkræ-indvolde, fjerkræprodukter og blodmel. Også proteiner afledt fra dyr såsom mælkeproteiner, natriumcaseinat og æggeproteiner kan anvendes. T det hele taget kan man an-10 vende enhver af de ovennævnte animalske eller vegetabilske proteinprodukter til fremstilling af halvtørt dyrefoder ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Der kan ligeledes anvendes blandinger af to ell-ér flere af ovennævnte pro-kilder til fremstillingen af denne type af blødt, halv-15 tørt dyrefoder. Som nævnt er proteinkilden enten en vege tabilsk proteinkilde, en animalsk afledt proteinkilde, et tørret animalsk biprodukt eller en kombination deraf.

Såfremt man ønsker et halvtørt foderstof, må dette indeholde et mikrobiologisk inhibitor-systen, som kan stabilisere 20 produktet overfor mikrobiologisk nedbrydning. Stort set alle mikrobiologiske inhibitor-systemer er egnede til anvendelse i halvtørre foderstoffer i mængder, der er tilstrækkelige til at give mikrobiologisk stabilitet. Der findes imidlertid 3 systemer, som er specielt anvendelige 25 til formålet ifølge opfindelsen. Et af disse 3 systemer til mikrobiologisk stabilitet kan defineres som et system, der har et lavt indhold af sukker og et højt indhold af alkoholer indeholdende mere end en hydroxygruppe. Eksempler på dette første system findes i canadiske patentskrift 30 nr. 1 020 399. Et andet system til mikrobiologisk stabili tet er et system, der har et højt indhold af syre og et lavt indhold af alkoholer med mere end en hydroxygruppe. Eksempler på dette andet system findes i USA patentskrift nr. 4 011 345. Et tredie system til mikrobiologisk stabili-35 tet er et system, der indeholder store mængder sukker el-

DK 151925 B

16 ler vandopløselige stoffer. Dette tredie system er eksemplificeret i USA patentskrift nr. 3 202 514. Disse systemer kan anvendes hver for sig eller i kombination med hinanden, eller de kan anvendes i kombination med andre systemer til 5 opnåelse af mikrobiologisk stabilitet.

Hvis man anvender det første system i fremstillingen af halvtørt dyrefoder ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, indeholder det mikrobiologiske stabiliseringssystem mindst en alkohol med mere end en hydroxygruppe. En typisk sådan 10 alkohol til anvendelse ved fremgangsmåden ifølge opfindel sen er beskrevet i ovennævnte canadiske patentskrift. Foretrukne alkoholer med mere end en hydroxygruppe omfatter propylenglycol og 1,3-butandiol, som kan anvendes hver for sig eller i kombination. Omkring 2 til 20% alkohol, alene 15 eller i kombination med sukker, anvendes til at stabilisere produktet ved at udvirke mikrobiologisk vækst. Da sukkeret som defineret ovenfor ligeledes bidrager til foderstoffets stabilitet ved at formindske vandets aktivitet, er sukker ikke påkrævet.

20 Hvis man anvender det andet system, kan man opnå stabilitet ved at indstille produktets pH-værdi på 4 til 6 og anvende fra 3 til 9% alkohol med mere end en hydroxygruppe. Der kræves ikke anvendelse af sukker, men man kan aventuelt tilsætte små mængder af hensyn til aroma og velsmag. Typi-25 ske syrer til anvendelse ved indstillingen af pH i det halvtørre foderstof omfatter eddikesyre, mælkesyre, adipin-syre og ravsyre samt uorganiske syrer, såsom phosphorsyre, svovlsyre, saltsyre eller blandinger deraf. Til regulering af foderstoffets pH-værdi kan også anvendes salte såsom 30 monokalciumphosphat, mononatriumphosphat, aluminiumsulfat, aluminiumammoniumsulfat, aluminiumkalciumsulfat, aluminium-kaliumsulfat og aluminiumnatriumsulfat samt blandinger deraf.

DK 151925B

17

Ved anvendelse af det tredie system benyttes store mængder sukker eller vandopløselige forbindelser såsom alkoholer med mere end en hydroxygruppe til i det væsentlige at reducere vandets aktivitet og dermed stabilisere foderstoffet 5 fra et mikrobiologisk synspunkt. Typiske sukkerarter, som kan anvendes til dette formål, er saccharose og majssirup, løvrigt kan man anvende enhver spiselig sukkerart., som normalt anvendes i den kendte teknik. Eksempler på sådanne sukkerarter findes i USA patentskrift nr. 3 202 514. En 10 passende mængde sukker eller vandopløselige forbindelser til anvendelse i produkterne ifølge opfindelsen udgør mellem 13 og 35 vægt-% af slutproduktet.

Samtlige tre inhibitor-systemer kan desuden tilsættes et middel til modvirkning af svampedannelse. Et sådant mid-15 del er normalt en antimikrobiel syre eller et antimikro- bielt salt, og midlet er til stede i foderstoffet i en mængde på mellem 0 og 1 vægt-%. Fortrinsvis findes midlet i en mængde på mellem 0,01 og 0,9 vægt-%. Typiske syrer og salte til anvendelse til dette formål omfatter benzoesyre, 20 benzoater, salte af p-hydroxybenzoesyre, propionsyre og salte heraf, eddikesyre og salte heraf, sorbinsyre og salte heraf samt blandinger af ovennævnte syrer og salte. Særligt foretrukne midler er kaliumsorbat og sorbinsyre.

Andre velkendte additiver kan desuden tilsættes i mængder 25 på mellem 0 og omkring 25 vægt-% hvad enten der er tale om et halvtørt foderstof eller ikke. Der tilsættes normalt fedt i en mængde på mellem 0 og omkring 12 vægt-% afhængig af den fedtmængde, der i forvejen findes i det anvendte kød eller de anvendte kødprodukter. Det anvendte fedt kan 30 være af enten animalsk eller vegetabilsk art, idet et fore- trukkent fedtstof til anvendelse i dyrefoder er animalsk fedt som f.eks. talg eller svinefedt.

DK 151925 B

18

Af smagsmæssige og ernæringsmæssige årsager kan desuden tilsættes en række forskellige salte. Typiske sådanne salte omfatter almindeligt kogsalt, salt tilsat iod, kalium-chlorid og andre egnede salte. Vitaminer, mineralske til-5 sætningsstoffer, farvestoffer, aromastoffer og antioxidan- ter er normalt til stede i dyrefoderet i en tilstrækkelig mængde (normalt mellem 0 og ca. 5%) til at give næring og forbedret udseende.Vitaminer og mineraler omfatter ingredienser såsom cholinchlorid, magnesiumoxid, vitaminerne A, 10 B^r o? Er riboflavin, niacin, folinsyre, pyridoxinhy- drochlorid, thiaminminonitrat, kalciumpantothenat og andre egnede vitaminer og mineraler.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er specielt egnet til formgivning af de sammensætninger, der er beskrevet i USA 15 patentskrifterne nr. 3 765 902, 3 380 832 og 4 044 158.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen modificerer og forbedrer de i disse patentskrifter beskrevne metoder. Disse patenter omhandler alle et marmoreret, kødlignende dyrefoder fremstillet udfra en termoplastisk blanding. De ved frem-20 gangsmåden ifølge opfindelsen anvendte termoplastiske blandinger har et reduceret fugtighedsindhold, hvorved viskositeten forøges, således at blandingerne kan extrude-res med forøget hastighed. Derefter indblæses damp i extru-datet efterfulgt af en blanding som beskrevet i det fore-25 gående, hvorved temperaturen af extrudatet stiger, og den samlede energimængde, der kræves til at extrudere produktet, formindskes. Alternativt kan fødemassen extruderes ved en lavere temperatur efterfulgt af en dampindblæsning og en blanding, hvorved extrudatets temperatur kan hæves 30 til den ønskede værdi. Ved at extrudere ved en lavere tem peratur kan opnås et højere udbytte. Som beskrevet i det foregående er fremgangsmåden ifølge opfindelsen specielt effektiv som en modifikation af metoden beskrevet i USA patentskrift nr. 3 765 902.

DK 151925B

19

Opfindelsen illustreres nærmere ved de følgende eksempler. EKSEMPEL 1

Ingredienserne, som er anført i den følgende tabel I, formuleres til sammensætning 1 (rød farve) og sammensætning 5 2 (hvid farve) på velkendt måde. Sammensætningerne 1 og 2 bliver hver delt i to dele. Den ene del (kontrol) af sammensætningerne 1 og 2 bliver hver blandet med 10 vægtdele vand til dannelse af en fødemasse, og begge fødemasser behandles separat på velkendt måde som beskrevet i OSA pa-10 tentskrift nr. 3 765 904 og i overensstemmelse med fig. I, hvorefter de blandes, afkøles og pakkes til dannelse af et marmoreret produkt. Temperaturen af det marmorerede extru-dat, når dette forlader extruderen for at gå til afkøling, er 100 °C, idet alle extruderens zoner (32, 34 og 36 som 15 vist på fig. Ill) er opvarmede.

De resterende dele af sammensætningerne 1 og 2 formuleres til fødemasser på samme måde, idet sammensætning 1 formuleres til en rød fødemasse og sammensætning 2 formuleres til en hvid fødemasse. Hver masse extruderes i apparatur 20 svarende til fig. II. Selv om der anvendes separate ex- trudere, anvendes samme terminologi på begge fødemasser, den første zone 32 i extruderen afkøles (i stedet for at opvarmes), mens de to andre zoner 34 og 36 opvarmes ved hjælp af damp, idet der af kontrolhensyn anvendes samme 25 damptryk. Fødemassens viskositet forøges under passagen igennem den første zone 32, hvorved udstrømningen af ex-trudatet forøges, selv om omdrejningsantallet i extruderen forbliver konstant. På grund af denne forøgede udstrømning er extrudatets temperatur ved udgangen af extruderen 70 °C 30 i stedet for den normale udstrømnings-temperatur på 110 °C.

De separat extruderede fødemasser føres fra hver sin extruder over i et overføringsrør 26 ved en temperatur på 70 °C. Igennem hvert extrudat blæses derefter damp ved damppunktet 37. Det med damp behandlede extrudat føres derefter

DK 151925 B

20 igennem et overføringsrør 28 og en statisk mixer a£ fabrikat Kenic (et eksempel på blandingsanordningen 24), hvori extrudatet og den kondenserede damp blandes grundigt. Efter blandingen forøges extrudatets temperatur til 110 °C.

5 Der tilsættes omkring 8% kondenseret damp ved denne damp- indblæsningsproces for at øge temperaturen fra 70 °C til 110 °C. Hvis man regner med et normalt tab af damp på 4%, vil slutproduktet have et fugtighedsindhold, der er 4% større end kontrolproduktets fugtighedsindhold. Det røde 10 extrudat og det hvide extrudat blandes derefter i en ud vindings-anordning som den, der anvendes ved fremgangsmåden beskrevet i USA patentskrift nr. 3 765 904 til dannelse af et marmoreret, kødlignende foderstof, der kan sammenlignes med produktet fremstillet ved kontrolforsøget 15 beskrevet ovenfor. Blandt andet på grund af den forøgede udstrømning fra extruderen, er det samlede udbytte af sidstnævnte produkt betydeligt forøget i forhold til udbyttet af kontrolproduktet, der blev fremstillet på normal måde. Desuden er fugtighedsindholdet af slutproduktet 20 forøget med omkring 4% i forhold til kontrolproduktets fug tighedsindhold, hvilket resulterer i et højere udbytte samt et blødere og mere velsmagende produkt.

TABEL 1 21

DK 151925 B

Ingredienser Sammensætning 1 Sammensætning 2 Procent 83,3% rød A 16,7% (marmo- -Slutpro- _ (basis)_ reret) _ dukt vægtdele vægtdele

Oksekød-biprodukter 27 27 27

Sukker 24 24 24 natriumcaseinat 9 99 propylenglycol 777

Majsstivelse 777 sojaprotein- koncentrat 444 pregelatineret hvedemel 3 3 3 animalsk fedtstof 222 vitaminblanding, mineralblanding, farve og anti- svamp edannende middel _7 _7 7 90 90 90 22 EKSEMPEL 2

DK 151925 B

Ingredienserne anført i tabel I bliver igen blandet og formuleret til sammensætning 1 (rød farve) og sammensætning 2 (hvid farve) på velkendt måde. Sammensætningerne 5 1 og 2 bliver hver delt i to dele. Den ene del (kontrol) af sammensætning 1 og sammensætning 2 bliver hver blandet med 10 vægtdele vand til dannelse af en fødemasse, og begge disse fødemasser bliver behandlet på velkendt måde som beskrevet i DSA patentskrift nr. 3 765 904 og i overens-10 stemmelse med fig. I, hvorefter de blandes og udvindes i form af et marmoreret extrudat. Temperaturen af hvert ex-trudat ved udgangen af extruderen er 110 °C, idet alle extruder ens varmezoner er opvarmet.

De resterende dele af sammensætning 1 og sammensætning 2 15 blandes med kun 6 vægtdele vand, hvorved man opnår føde masser, der har en større viskositet end kontrol-fødemasserne. Sammensætning 1 formuleres til rød fødemasse, og sammensætning 2 formuleres til en hvid fødemasse. Hver af disse fødemasser extruderes derefter i apparaturet svaren-20 de til fig. II ved samme omløbstal som kontrol-fødemasser- ne. På grund af de lavere fugtighedsindhold og de forøgede viskositeter kan fødemasserne extruderes med en højere hastighed. Den højere hastighed (eller den reducerede retentionstid) i extruderen nedsætter extrudatets temperatur 25 ved udgangen af extruderen til mindre end 100 °C. Der an vendes separate extrudere til de to fødemasser, men der benyttes samme terminologi. Hvert extrudat gennemblæses derefter med damp i et punkt svarende til damppunktet 37.

Det med damp gennemblæste extrudat føres derefter igennem 30 et overføringsrør svarende til overføringsrøret 28 ind i en statisk mixer af fabrikat Kenic (et eksempel på blandingsanordningen 24), hvori hvert extrudat omhyggeligt blandes med den indblæste damp, hvilket bevirker en stigning i temperaturen til 110 °C. Det røde og det hvide ex-

DK 151925B

23 trudat bliver derefter blandet i en udvindings-anordning som den, der anvendes i processen beskrevet i USA patentskrift nr. 3 765 904 til dannelse af et marmoreret, kødlignende foderstof. Fugtighedsindholdet af det herved 5 fremstillede foderstof svarer til fugtighedsindholdet af kontro1-foderet, selv om der anvendtes mindre mængder vand. Extruderingshastigheden ved fremstillingen af produktet er desuden større end extruderingshastigheden ved fremstillingen af kontrolproduktet.

10 EKSEMPEL 3

Ingredienserne anført i tabel I blandes og formuleres til sammensætning 1 (rød farve) og sammensætning 2 (hvid farve) på velkendt måde. Sammensætningerne 1 og 2 bliver derefter hver delt i to dele. Den ene del (kontrol) af .sammensætning 1 15 og sammensætning 2 bliver hver blandet med 10 vægtdele vand til dannelse af en fødeblanding, og disse fødeblandinger behandles på velkendt måde som beskrevet i USA patentskrift nr. 3 765 904 og i overensstemmelse med fig. I til dannelse af et marmoreret extrudat. Temperaturen af 20 dette extrudat ved udgangen af extruderen er 110° C, da alle extruderens zoner er opvarmet.

Resten af sammensætning 1 og sammensætning 2 bliver hver blandet med 6 vægtdele vand. Sammensætning 1 formuleres til en rød fødemasse og sammensætning 2 formuleres til en 25 hvid fødemasse. Hver af disse fødemasser extruderes i et apparatur svarende til fig. II. Alle tre zoner 32, 34 og 36 opvarmes ved hjælp af damp. Dette gælder også for kontrolprøven. Omløbstallet i extruderen ved behandling af sammensætningerne 1 og 2 forøges imidlertid på en sådan 30 måde, at extruderings-temperaturen er 75° C. Efter udgangen af extruderen bliver hvert extrudat gennemblæst med damp i et punkt svarende til damppunktet 37. Det med damp gen-nemblæste extrudat ledes derefter igennem i et overføringsrør svarende til overføringsrøret 28 over i en statisk mi-

DK 151925 B

24 xer af fabrikat Kenic (et eksempel på blandingsanordningen 24), hvori extrudatet og den indblæste damp blandes grundigt, hvilket bevirker en temperaturstigning til 110 °C.

Det røde og det hvide extrudat blandes derefter i en ud-5 vindings-anordning som den, der anvendes i processen be skrevet i USA patentskrift nr. 3 765 904, hvorved opnås et marmoreret, kødlignende foderstof. Dette produkt har et endeligt fugtighedsindhold på 30%, hvilket er 2% højere end fugtighedsindholdet af kontrolproduktet. Dertil 10 kommer, at produktet kan fremstilles mere end dobbelt så hurtigt som kontrolproduktet, hvor der ved fremstillingen ikke anvendtes indblæsning af damp. Strukturen, udseendet og velsmagen af de to produkter er i det væsentlige ens, men den samlede anvendte energimængde er mindre, når man 15 benytter indblæsning af damp. Dette illustrerer klart, at man ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan fremstille et i det væsentligt ækvivalent produkt samtidig med, at men forøger produktionshastigheden.

EKSEMPEL 4 20 Den i eksempel 1 beskrevne fremgangsmåde gentages med in gredienserne anført i tabel II, hvori majssirup erstatter sukker. Den ene del (kontrol) af hver sammensætning blandes med 9 vægtdele vand og extruderes på normal måde. Den anden del af hver sammensætning blandes med 9 vægtdele 25 vand og extruderes ved en lavere temperatur (og højere hastighed) efterfulgt at dampindblæsning og blanding. Det damp-behandlede produkt bliver påny fremstillet hurtigere end kontrolproduktet, hvor der ved fremstillingen ikke anvendes indblæsning af damp, og produkterne er atter i det 30 væsentlige ækvivalente. Produkterne fremstillet ved frem gangsmåden ifølge opfindelsen indeholder omkring 2% mere fugtighed end kontrolproduktet.

Tabel II

25

DK 151925B

Ingredienser Sammensætning 1 Sammensætning 2 Procent % 83,3 % rød A 16,7% hvid B slutpro- _ (basis)_ S marmoreret)_ dukt

Oksekød-biprodukter 27 27 27

Majssirup 24 24 24

Majsstivelse 77 9

Natriumcasinat 88 8

Propylenglycol 77 7

Sojabønnemel 66 6

Animalsk fedtstof 2 2 2

Prægelatineret hvedemel 22 2

Vitaminer, mineraler , farve og anti-svampe- 88 8 dannende middel _ _ _ 91 91 91

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til formgivning af termoplastisk dyfe-' 10 foder ved extrudering ved forøget hastighed, hvorved man danner en termoplastisk fødemasse med en ønsket viskositet, hvilken fødemasse har et fugtighedsindhold, der er tilstrækkeligt til at gøre massen extruderbar, og extru-derer massen igennem en extruder til opnåelse af et extru-15 dat, kendetegnet ved, at man a) indblæser damp i extrudatet, når dette forlader extru-deren, i en sådan mængde, at produktets vandindhold er mindst 2% større end fødemassens vandindhold, b) blander dampen og extrudatet og kondenserer så stor 20 en del af dampen, at temperaturen af extrudatet stiger med 3 - 50 °C og fugtighedsindholdet forøges til mellem 15 og 60%, og c) former extrudatet til det ønskede produkt.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet 25 ved, at extruderingen gennemføres ved, at man transporte rer fødemassen igennem en extruder, der består af i det mindste én første skruezone, som kan opvarmes eller afkøles, og i det mindste én anden skruezone, således at fø-demassen først bringes i kontakt med den første skruezone 2Q og derefter med den anden zone, idet den første zone be finder sig ved omgivelsestemperatur eller derunder, hvilket bevirker, at fødemassens viskositet under passagen i- DK 1519 2 5 B gennem den første skruezone stiger, hvorved gennemstrømningen af fødemassen i extruderen forøges.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at extrudatets temperatur er mindst 95 - 130 °C 5 :før formgivningen af produktet.

4. Apparatur til opvarmning og formgivning af et dyrefoder omfattende en extruder(12), en overføringsanordning (20) og en udvindingsanordning (50), hvilken extruder er forsynet med en tilførselsanordning (14) og en udlednings- 10 anordning (16), der er forbundet med overføringsanordnin gen (20), som har en første og en anden ende, af hvilke den første ende er forbundet med udledningsanordningen (16), og den anden ende er forbundet med udvindingsanordningen (50), kendetegnet ved, at det indeholder 15 en damptilledningsanordning (22) forbundet med overfø ringsanordningen (20) i et damppunkt (37) nær den nævnte første ende, samt en blandingsanordning (24) anbragt imellem damppunktet og den nævnte anden ende og forbundet med udvindingsanordningen (50) og damppunktet (37).

5. Apparatur ifølge krav 4, kendetegnet ved, at blandingsanordningen (24) er en stationær rækkeblander.