DK159184B - Fremgangsmaade til hurtig sterilisation af proteinmaterialer ved fremstilling af dyrefoder - Google Patents

Description

DK 159184 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til hurtig sterilisation af proteinmaterialer ved fremstilling af dyrefoder, især proteinmaterialer af animalsk oprindelse, især kød og indmad.

Den kendte teknik, der sædvanligvis anvendes i dyrefoderindustrien 5 til sikring af sterilisation af proteinmaterialer, især proteinmaterialer af animalsk oprindelse, består i, at materialerne udsættes for en varmebehandling ved en temperatur på 120°C i 2 timer, fx i et kogekar.

Den væsentligste ulempe ved den sædvanlige sterilisationsmetode belt) står utvivlsomt i et for stort energiforbrug og et væsentligt tidstab for industrier, som har en væsentlig interesse i at kunne benytte én ubrudt proces.

Ud over det betydelige tids- og energitab, der forårsages af den sædvanlige sterilisationsmetode ved opvarmning til høj temperatur i 15 længere tid, har denne fremgangsmåde meget ofte en skadelig indflydelse på smagen og de organoleptiske egenskaber ved kød eller indmad, der er behandlet på denne måde, som følge af koagulationsfænomer, hvilket skyldes overopvarmning eller overkogning. Det er tillige værd at bemærke, at de koagulationsfænomener, der fortrinsvis kan iagtta-20 ges ved visse slags indmad såsom lever eller ved blod, kan medføre skorpedannelser eller endog fuldstændige blokeringer af visse dele af fabrikationsapparatet.

DE-A-29.17.753 beskriver en fremgangsmåde til fremstilling af et dyrefoder, hvorved slagteriaffald, fiskeindustriaffald eller plante-25 rester som første trin behandles med mineralsk syre ved en temperatur på 100-120°C i 8-12 timer med efterfølgende filtrering og tørring af hydrolysatet. Ved en fremgangsmåde til behandling af slagteriaffald beskrevet i Chemical Abstracts, 1976, 84:72755g koges hakket affald i 30 minutter ved 100°C og efter afkøling til 38-40°C foretages en 30 enzymatisk hydrolyse i 5 timer med efterfølgende tørring af hydro-lysatatet ved 180°C.

Den foreliggende opfindelse har netop til formål at undgå alle de

DK 159184 B

2 ulemper, der er uløseligt forbundet med den ovennævnte kendte teknik.

Sterilisationsfremgangsmåden ifølge opfindelsen består i at udføre nedennævnte, på hinanden følgende trin: a) at gøre proteinmaterialet flydende, så det antager form af en 5 viskos grød, i hvilken de faste partikler har en gennemsnitsstørrelse på 0,1-20 mm, fortrinsvis 0,5-10 mm, b) at hydrolysere denne grød, og c) at sterilisere ved at varmebehandle hydrolysatet i et tyndt lag ved høj temperatur i en kort periode på fra 3 sekunder til 15 minut- 10 ter.

En sådan fremgangsmåde gør det muligt at opnå en perfekt sterilisation af de behandlede proteinmaterialer, hvilket ses ved fortræffelige resultater af en bakteriologisk analyse af de produkter, der er behandlet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

15 Forskellige andre karakteristika og fordele ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremgår af nedenstående detaljerede beskrivelse samt af de nedenstående eksempler.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til sterilisation, som er beregnet til anvendelse på proteinmaterialer af forskellig 20 art, men især på proteinmaterialer af animalsk oprindelse, fx kød, indmad, indvolde og andet slagteriaffald såsom hud og fjerkræskrog, biprodukterne fedt og fedtegrever, blod og knogler. Sterilisations-fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan således anvendes på proteinmaterialer, som regnes for råvarer, men den kan ligeledes anvendes på 25 færdige dyrefoderprodukter såsom hunde- og kattemad, fx de nævnte produkter, som har en mellemf ugtighed, dvs. indeholder 15-60 vægtprocent væske. 1 henhold til den foreliggende opfindelse udsættes proteinmaterialerne først for en forarbejdningsproces, der er bestemt til at gøre 30 proteinmaterialeme flydende og gøre dem egnede til under gode be-

DK 159184 B

3 tingelser at udsættes for varmebehandling ved høj temperatur i et tyndt lag for at sikre sterilisation deraf.

Dette første forarbejdningstrin kan variere en smule fra det ene proteinmateriale til det andet. For at sikre, at proteinmaterialerne 5 gøres flydende, findeles materialerne sædvanligvis for at få en viskos grød, i hvilken de faste partikler har en gennemsnitsstørrelse på 0,1-20 mm, fortrinsvis 0,5-10 mm. Denne findelingsproces, der naturligvis kan udelades i de særlige tilfælde, hvor der behandles materialer, der i sig selv er flydende, såsom blod, udføres sædvan-10 ligvis i findelingsanlæg, der sædvanligvis anvendes i fx dyrefoderindustrien.

Afhængig af arten af proteinmaterialeme kan det findelte materiale eventuelt udsættes for en yderligere agitationsproces for at sikre en bedre homogenisering af grøden. I så tilfælde tilsættes ligeledes 15 vand eller et materiale, der er meget rigt på vand, i løbet af denne agitationsproces.

Ved behandling af kød, indmad, slagteriaffald og blandinger af den type, der sædvanligvis anvendes i dyrelevnedsmiddelindustrien, fås efter dette første trin, hvor materialet gøres flydende, en viskos 20 grød med en viskositet på 100-200 Pa.sek.

Det er værd at bemærke, at denne ene mekaniske proces, hvor materialet gøres flydende ved findeling, ikke er tilstrækkelig til at opnå den endelige sterilisation i et tyndt lag, som i henhold til opfindelsen kun kan sikres efter hydrolyse af grøden af proteinmate-25 rialerne. Faktisk fuldender hydrolysen den proces, hvor materialet gøres flydende, eftersom den forårsager en delvis deling af proteinmaterialerne i disses bestanddele med en mindre molekylvægt, fx i albumoser, peptoner, polypeptider, dipeptider, peptider og aminosyrer. Men hydrolysen har også en anden vigtig funktion, fordi den på 30 grund af den omdannelse af proteinerne, som den sikrer, gør det muligt at undgå koagulationsfænomenerne eller de uønskede smagsmodifikationer af materialerne.

DK 159184 B

4 I henhold til den foreliggende opfindelse udføres hydrolysen på forskellige måder, fx ad enzymatisk vej. Til dette formål anvendes et proteolytisk enzym, der fx vælges blandt gruppen bestående af pepsin, trypsin, chymotrypsin, papain, chymopapain, cathepsin samt blandinger 5 deraf. Et sådant enzym kan sættes direkte til det findelte proteinmateriale eller kan dannes in situ ved tilsætning af en mikroorganisme, der udskiller enzymet, eller kan fås ved anvendelse af et substrat, der er naturligt rigt på enzymer, såsom løbe.

Alternativt kan hydrolyseprocessen også udføres ved at sætte syrer 10 til den viskose grød. Som eksempler på syrer, der kan anvendes til at sikre hydrolysen, kan nævnes phosphorsyre, myresyre, eddikesyre, stearinsyre, oxalsyre, malonsyre, oleinsyre, maleinsyre, fumarsyre, phthaisyre, glycolsyre, mælkesyre, glycerinsyre, æblesyre, vinsyre, citronsyre og blandinger deraf samt alle de organiske eller mineral-15 ske syrer, der sædvanligvis kan anvendes i levnedsmiddelprodukter, især til dyr, og som omfatter stærke syrer såsom saltsyre eller svovlsyre.

Det skal til sidst bemærkes, at hydrolyseprocessen også kan udføres ved at sætte en base til den viskose grød, fx ved at tilsætte en 20 stærk base valgt blandt gruppen bestående af natriumhydroxid, kaliumhydroxid og calciumhydroxid.

Efter hydrolyseprocessen har proteinmaterialet antaget form af en viskos grød med en viskositet på mellem 0,1 og 100 Pa.sek., fortrinsvis mellem 1 og 50 Pa.sek.

25 Hydrolyseprocessen, der udgør én af de essentielle trin i sterilisationsfremgangsmåden ifølge opfindelsen, udføres ved en temperatur på 10-95°, fortrinsvis 20-65°C, i 3 minutter til 1 1/2 time. I praksis udføres hydrolyseprocessen tilfredsstillende ad enzymatisk vej, ved tilsætning af syre eller base, idet det findelte proteinmateriale 30 holdes ved en temperatur på 50°C i 5 minutter. I denne forbindelse er det værd at bemærke, at afhængig af hydrolysetemperaturen kan processens varighed mærkbart reduceres. Det er således muligt i praksis at drage nytte af den mellemliggende lagringstid eller transporttiden

DK 159184 B

5 mellem slagteriet og det sted, hvor sterilisationsanlægget til udførelse af denne hydrolyseproces ligger.

I henhold til den foreliggende opfindelse kan den egentlige varmebehandling fx bestå i: 5 at hydrolysatets temperatur hurtigt hæves i en kort periode på 1-5 minutter til en temperatur på 120-150°C, at hydrolysatets temperatur holdes på 120-150eC i en kort periode på mellem 3 sekunder og 15 minutter, og at hydrolysatet hurtigt afkøles i en kort periode på 1-5 minutter 10 for at få en temperatur, der nærmer sig anvendelsestemperaturen, fx stuetemperatur.

En sådan varmebehandling af hydrolysatet i et tyndt lag ved høj temperatur udføres hensigtsmæssigt i en pladevarmeveksler, en varmeveksler med rillet overflade eller en spiralformet varmeveksler.

15 Varmevekslingen udføres således hele tiden på et tyndt lag af materialet med en tykkelse på mellem nogle millimeter og nogle centimeter i direkte kontakt med varmevekslerens væg.

Fx kan der ved at anvende en varmeveksler med rillet overflade fås en perfekt sterilisation, idet hydrolysatets temperatur hæves fra 20°C 20 til 130°C inden for 3 minutter, hvorefter temperaturen holdes ved 130°C i 3 minutter, hvorefter der afkøles fra fx 130°C til 30°C på 3 minutter. Hvis der anvendes en pladevarmeveksler, er det muligt at afkorte perioderne med hævning af temperaturen og afkøling væsentligt, idet hydrolysatet af proteinmaterialerne i en sådan pladevarme-25 veksler kan bringes fra 20°C til ca. 130°C i løbet af en kort periode på ca. 1 minut.

En hurtig afkøling af hydrolysatet efter varmebehandlingen ved høj temperatur i et tyndt lag kan også finde sted i en varmeveksler af samme type som den, der anvendes til den egentlige sterilisationsvar-30 mebehandling, dvs. en pladevarmeveksler eller en varmeveksler med rillet overflade. I praksis og for at forbedre økonomien i fremgangsmåden ifølge opfindelsen endnu mere er det naturligvis en fordel at tilvejebringe en kobling mellem afkølingskredsløbet i varmeveksleren til sikring af afkøling af det steriliserede proteinmateriale og op-

DK 159184 B

6 varmningskredsløbet i varmeveksleren, som anvendes til sterilisationsvarmebehandlingen .

Opfindelsen belyses nærmere ved nedenstående eksempler.

EKSEMPEL 1 5 Findelt svinelever hydrolyseres ved syrning til en pH-værdi på ca. 4, som opnås ved tilsætning af 2 vægtprocent phosphorsyre. Hydrolysen finder sted i ca. 15 minutter ved en temperatur på 50-60°C.

Det således vundne hydrolysat bringes fra 60°C til 134eC på 1 minut og 30 sekunder, hvorefter hydrolysatet holdes ved en temperatur på 10 134eC i 4 minutter og 30 sekunder for at sikre sterilisation. Der efter sænkes temperaturen til omtrentlig stuetemperatur i løbet af ca. 3 minutter.

Varmebehandlingen af hydrolysatet udføres i en første pladevarmeveksler, og afkølingen udføres i en anden pladevarmeveksler. Varme-15 strømningskredsløbet i den første varmeveksler er koblet til afkølingskredsløbet i den anden varmeveksler på en sådan måde, at der undgås tab af energi på afkølingstrinet.

Bakteriologisk analyse af den findelte svinelever før og efter sterilisationen ifølge opfindelsen giver følgende resultat: 20 Bakterier/g Før sterilisation Efter sterilisation

Mesofile >10^ fravær i 0,1 g

Thermofile 9.10^ fravær i 0,1 g aerobe 25 anaerobe >10"* fravær i 0,1 g

Sporer aerobe 10^ fravær i 1 g

O

anaerobe 10J fravær i 1 g

DK 159184 B

7 h

Den således steriliserede findelte svinelever konserveres derefter på kendt måde såsom ved afkøling, under aseptiske betingelser eller ved fysisk-kemisk stabilisering. I alle tilfælde opstår der ingen mikrobiel vækst efter lagring af produktet i 5 uger ved stuetemperatur.

5 EKSEMPEL 2

Der fremstilles et findelt proteinmateriale med følgende sammensætning:

Svine indmad 48 vægtprocent

Okseindmad 40 vægtprocent 10 Blod 10 vægtprocent

Natriumchlorid 2 vægtprocent.

Hydrolyse af det findelte materiale udføres derefter ved tilsætning af papain, idet hydrolysen udføres i 15 minutter ved en temperatur på ca. 50eC. Derefter udføres varmebehandlingen ved høj temperatur i et 15 tyndt lag i en varmeveksler med rillet overflade, idet sterilisationsfasen opnås ved at holde temperaturen på 140°C i 3 minutter og 30 sekunder.

Bakteriologisk analyse af det findelte materiale før og efter sterilisationen ifølge opfindelsen giver følgende resultat: 20 Bakterier/g Før sterilisation Efter sterilisation

Mesofile 5.10^ fravær i 0,1 g

Thermofile anaerobe >10^ fravær i 0,1 g 25 _

Det således steriliserede findelte materiale konserveres derefter på kendt måde såsom ved afkøling, under aseptiske betingelser eller ved

DK 159184 B

8 fysisk-kemisk stabilisering. I alle tilfælde opstår der ingen mikrobiel vækst efter lagring af produktet i 5 uger ved stuetemperatur.

EKSEMPEL 3

Der fremstilles et findelt proteinmateriale med følgende sammensæt-5 ning:

Fjerkræaffald 70 vægtprocent

Okseindmad 15 vægtprocent

Svineindmad 10 vægtprocent

Animalske fedtstoffer 5 vægtprocent.

10 Derefter udføres hydrolyse af det findelte materiale ved tilsætning af pepsin, idet hydrolysen udføres i ca. 15 minutter ved en temperatur på ca. 50eC. Derefter foretages varmebehandlingen ved høj temperatur i et tyndt lag som beskrevet i eksempel 1, idet sterilisationsfasen opnås på tre forskellige måder: 15 a) ved 120°C i 1 minut, b) ved 120°C i 12 minutter og c) ved 130°C i 10 minutter.

Bakteriologisk analyse af det findelte materiale før og efter sterilisationen ifølge opfindelsen giver følgende resultat: 20 Bakterier/g Før sterilisation Efter sterilisation

Mesofile 106 (a) 102 (b) 102 (c) fravær i 0,1 g 25 Thermofile aerobe 10^ (a) 102 (b) fravær i 0,1 g (c) fravær i 0,1 g

Sporer

DK 159184 B

9 aerobe 10^ (a) fravær i 0,1 g (b) fravær i 0,1 g (c) fravær i 0,1 g

Thermofile 5 anaerobe 105 (a) fravær i 0,1 g (b) fravær 1 0,1 g (c) fravær i 0,1 g

Spor 4 anaerobe 10 10 _

Claims (13)

1. Fremgangsmåde til hurtig sterilisation af proteinmaterialer ved fremstilling af dyrefoder, især kød og indmad, kendetegnet ved, at der foretages nedennævnte, på hinanden 5 følgende trin: a) proteinmaterialet gøres flydende, så det antager form af en viskos grød, i hvilken de faste partikler har en gennemsnitsstørrelse på 0,1-20 mm, fortrinsvis 0,5-10 mm, b) grøden hydrolyseres, og 10 c) der steriliseres ved varmebehandling ved høj temperatur i et tyndt lag af hydrolysatet i et kort tidsrum på mellem 3 sekunder og 15 minutter.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hydrolysen udføres på en sådan måde, 15 at der opnås en slutviskositet for hydrolysatet på mellem 0,1 og 100 Pa.sek., fortrinsvis mellem 1 og 50 Pa.sek.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at hydrolysen udføres ad enzymatisk vej.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, 20 kendetegnet ved, at den enzymatiske hydrolyse udføres ved hjælp af et proteolytisk enzym.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at det proteolytiske enzym er valgt blandt gruppen bestående af pepsin, trypsin, chymotrypsin, papain, 25 chymopapain, cathepsin, blandinger deraf samt ekstrakter og substrater af disse enzymer.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1 og 2, DK 159184 B 11 kendetegnet ved, at hydrolysen udføres ved at sætte en syre til den viskose grød.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at syren er valgt blandt mineralske eller 5 organiske syrer til levnedsmiddelbrug såsom phosphorsyre, myresyre, eddikesyre, stearinsyre, oxalsyre, malonsyre, oleinsyre, maleinsyre, fumarsyre, phthalsyre, glycolsyre, mælkesyre, glycerinsyre, æblesyre, vinsyre, citronsyre samt blandinger deraf.

8. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1 og 2, 10 kendetegnet ved, at hydrolysen udføres ved at sætte en base til den viskose grød.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved, at basen er en stærk base valgt blandt gruppen bestående af natriumhydroxid, kaliumhydroxid og calciumhy-15 droxid.

10. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-9, kendetegnet ved, at sterilisationen ved varmebehandling ved høj temperatur af et tyndt lag af hydrolysatet foretages i en pladevarmeveksler, en varmeveksler med rillet overflade eller en spi- 20 ralformet varmeveksler.

11. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-10, kendetegnet ved, at varmebehandlingen består i, at hydrolysatets temperatur hurtigt hæves i løbet af en kort periode på 1-5 minutter til en temperatur på 120-150°C, 25 at hydrolysatets temperatur holdes på 120-150°C i en kort periode på mellem 3 sekunder og 15 minutter, og at hydrolysatet hurtigt afkøles i en kort periode på 1-5 minutter for at antage brugstemperatur.

12. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-11, DK 159184 B 12 kendetegnet ved, at proteinmaterialet udgøres af et proteinmateriale af animalsk oprindelse valgt blandt kød, indmad, slagteriaffald, fede biprodukter, blod og blandinger deraf samt af færdige levnedsmiddelprodukter med mellemfugtighed. 5

13. Fremgangsmåde ifølge krav 12, kendetegnet ved, at proteinmaterialet er baseret på lever.