ES2248023T3 - Metodo para moldear almidon comestible. - Google Patents
Metodo para moldear almidon comestible.Info
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Abstract
Un procedimiento para moldear almidón en un artículo moldeado, que usa técnicas de tratamiento de masa fundida que se caracterizan por: (a) combinar almidón y agua para formar una mezcla, en donde el contenido en agua está en el intervalo de 20, 0 a 40, 0% en peso con respecto al de dicho almidón. (b) introducir y calentar dicha mezcla en un extrusor, en donde el contenido en agua de dicha mezcla tras la descarga desde dicho extrusor es menor que el contenido en agua de dicha mezcla al entrar a dicho extrusor; y (c) introducir la mezcla extrudida de (b) a una máquina de moldeo por inyección calentada y moldeo por inyección y enfriamiento para formar dicho artículo moldeado, en donde el contenido en agua de dicho artículo moldeado está en, o por debajo de, 20% en peso.
Description
Método para moldear almidón comestible.
Esta invención se refiere a un método para
fabricar productos de almidón comestibles con utilidad específica en
la forma de un producto comestible para un animal o como un juguete
masticable para un animal doméstico. El método de fabricación
descrito aquí utiliza mezcla en estado fundido de almidón con
cantidades seleccionadas de aditivos, que incluyen agua y otras
cargas, seguido por moldeo por inyección en una figura seleccionada.
Las condiciones del procedimiento, que incluyen temperaturas de tubo
y perfiles de enfriamiento, como en el caso de composición por
extrusión, también se ajustan únicamente junto con cantidades de
aditivo y niveles de agua para proporcionar productos de almidón
moldeados con características de funcionamiento muy mejoradas.
La técnica anterior está repleta de descripciones
dirigidas a convertir almidón o materiales relacionados en un
artículo moldeado o modelado. Por tanto la discusión siguiente
proporciona una breve perspectiva cronológica del desarrollo de tal
tecnología como ha aparecido en la literatura de patentes a lo largo
de las últimas décadas.
Por ejemplo, comenzando con la patente de U.S.
No. 2.602.755 (1952) titulada "Thermoplastic Compositions of
Water-Soluble Cellulose Ethers" se describió que
se pudo mezclar metilcelulosa en polvo de una variedad soluble en
agua con un particular intervalo estrecho de mezclas de
propilenglicol y glicerina para proporcionar composiciones que se
pudieron moldear o extrudir cuando se aplicó presión a temperaturas
de 150º a 170ºC sin descomposición. Esta fue seguida después por la
patente de U.S. No. 3.137.592 (1961) titulada "Gelatinized Starch
Products" que describía un método para preparar productos de
almidón gelatinizado homogéneos, método que se caracterizó por
trabajo o cizallamiento mecánico intenso del almidón a temperaturas
y presiones elevadas en presencia de una pequeña proporción de
agente dilatador del almidón. El método prosigue para describir el
uso de un extrusor de tipo husillo, junto con agua como agente
dilatador o plastificante preferido de almidón debido a su bajo
coste y punto de ebullición relativamente bajo.
La atención se dirige después a la patente de
U.S. No. 3.038.895 (1962) titulada
"Water-Dispersible Partially Substituted
Derivatives of Amylose" que describe unos medios para producir un
derivado de amilosa que se dispersó fácilmente en agua sin necesidad
de alcanzar temperaturas por encima de 130ºC, dispersión que se
identificó como "estable en viscosidad" formando con ello
películas de excelente resistencia al agua. Poco después, en la
patente de U.S. No. 3.074.803 (1963) titulada "Molding Starch
Composition" se describió un método para preparar composiciones
de almidón moldeadas, método que se enfocó en la mezcla de ésteres
de ácidos grasos de algo punto de fusión con almidón, mezclas que
se dijo después proporcionan una composición relativamente libre de
acumulación aceitosa junto lo que se dijo que era una mínima
pulverización de almidón.
Esta fue seguida por la patente de U.S. No.
3.117.014 (1964) titulada "Amlaceous Compositions of Shaped
Articles and Process" que describía composiciones de almidón que
se dice que fluyen bajo calor y presión, composiciones que
comprenden un derivado de material amiláceo, un plastificante para
dicho derivado, y agua, en donde la cantidad de agua es entre
1,0-20% en peso. Cambiando después a la patente de
U.S. No. 4.076.846 (1978) titulada "Protein-Starch
Binary Molding Composition and Shaped Articles Obtained Therefor"
se describe una composición comestible soluble en agua,
termoplástica para moldeo, que comprende un material de almidón,
junto con una sal inorgánica alcalina neutra de material proteico,
agua, un plastificante comestible, un lubricante comestible y otros
aditivos. Se decía que tales composiciones tenían excelente
plasticidad y aptitud para ser fabricadas cuando se sometían a
diversas técnicas ordinarias de preparación de plásticos, tales como
moldeo por compresión, moldeo en dos fases, moldeo por extrusión,
moldeo por soplado, moldeo por inflamiento, moldeo por inyección,
moldeo a vacío, moldeo a presión, termosellado, etc.
Las descripciones más recientes incluyen la
patente de U.S. No. 4.673.438 (1987) titulada "Polymer
Compositions and Injection Molding". Esta descripción manifiesta
que se pueden formar cápsulas y otros productos modelados a partir
de una composición de almidón que comprende almidón, con un
intervalo de masa molecular de 10.000 a 20.000.000 Daltons, junto
con un contenido en agua de 5-30% en peso. El
procedimiento referido que usa una máquina de moldeo por inyección
requiere que se mantenga una composición de almidón/agua con un
contenido en agua de 5-30% en peso de la composición
bajo condiciones controladas de temperatura y presión, calentar
dicha composición de almidón/agua a presión elevada por encima de su
temperatura de transición vítrea y punto de fusión mientras se
mantiene dicho contenido en agua para formar una masa fundida,
calentar más y plastificar dicha composición fundida de almidón/agua
para disolver el almidón en el agua para formar lo que se ha
establecido que es una disolución esencialmente dispersa
molecularmente de la masa fundida. Esto es seguido por la inyección
de la masa fundida de almidón/agua en una cavidad de molde mientras
se mantiene un contenido en agua predeterminado y enfriando la
composición en el molde para formar un producto moldeado a una
temperatura por debajo de la temperatura de transición vítrea de la
composición y expulsando del molde el producto moldeado.
En la patente de U.S. No. 4.738.724 (1988)
titulada "Method for Forming Pharmaceutical Capsules from Starch
Compositions" se describen cápsulas moldeadas por inyección para
aplicaciones farmacéuticas, método que, similar al discutido de la
patente `438 anterior, manifiesta que se proporciona primero una
mezcla de almidón y agua que tiene un contenido en agua en el
intervalo de alrededor de 5 a 30% en peso basado en el peso de
almidón y agua. Esto es seguido por calentamiento de la composición
de almidón/agua a temperaturas elevadas por encima de su temperatura
de transición vítrea y punto de fusión mientras se mantiene el
contenido en agua para formar una masa fundida, seguido por más
calentamiento y plastificación de dicha composición de
almidón-agua fundida para disolver el almidón en el
agua, seguido por moldeo por inyección del almidón plastificado a
temperatura y presión elevadas en un molde, y formando una
configuración de multicámara, y expulsando del molde la cápsula
moldeada.
La patente de U.S. No. 5.405.564 (1995) titulada
"Method of Forming Shaped Articles Made From
Pre-Processed Starch" describe un procedimiento
para formar artículos modelados a partir de almidón. El método se
describe como habiendo establecido sorprendentemente que en el
procedimiento de moldear por inyección almidón hay dos etapas
importantes que se separan preferentemente. Es decir, esta
descripción manifiesta que primero se debe calentar una mezcla de
almidón/agua en donde el contenido en agua es de alrededor de 10% a
alrededor de 20% en peso con respecto al de dicho almidón, en un
volumen cerrado a una temperatura dentro del intervalo de alrededor
de 120ºC a alrededor de 190ºC a una presión correspondiente a la
presión de vapor del agua a la temperatura usada y hasta alrededor
de 150 x 10^{5} N/m^{2}, para formar una masa fundida, en donde
dicha masa fundida se extrude y enfría a un producto solidificado y
granulado. Esto es seguido después por calentamiento de tal
composición sólida de almidón, en donde el contenido en agua de
dicha composición sólida es alrededor de 10% a alrededor de 20% en
peso con respecto al de dicho almidón, en el tubo del husillo de una
máquina de moldeo por inyección o un extrusor, a una temperatura de
desde alrededor de 80ºC a alrededor de 200ºC, y a una presión de
desde alrededor de cero a alrededor de 150 x 10^{5} N/m^{2}
durante un tiempo suficientemente largo para formar lo que se llama
una masa fundida del almidón desestructurado, transfiriendo dicha
masa fundida de almidón desestructurado a un molde o extrudiendo
dicha masa fundida de almidón desestructurado mientras se mantiene
el contenido en agua en el intervalo de desde alrededor de 10% a
alrededor de 20% en peso con respecto al de la composición, y
enfriando dicha masa fundida de almidón desestructurado en dicho
molde o fuera de dicho extrusor para formar un artículo sólido
modelado.
Finalmente, se dirige la atención a las patentes
siguientes de Estos Unidos y solicitudes copendientes, usualmente
propiedad del cesionario de aquí: patentes de U.S. Nos. 5.200.212;
5.240.720; 5.476.069; solicitudes de patentes de U.S. con Nos. de
serie: 08/923.070, presentada el 3 de septiembre de 1997, titulada
"Vegetable Based Dog Chew"; 08/738.423, presentada el 25 de
octubre de 1997, titulada "Edible Dog Chew"; 08/784.834,
presentada el 17 de enero de 1997, titulada
"Carrot-Based Dog Chew"; 08/888.611 presentada
el 7 de julio de 1997, titulada "Vegetable Dog Chew";
09/114.872, presentada el 14 de julio de 1998, titulada "Heat
Modifiable Edible Dog Chew"; 08/993.748, presentada el 19 de
diciembre de 1997, titulada "High Starch Content Dog Chew";
09/138.804, presentada el 21 de Agosto de 1998, titulada "Improved
Edible Dog Chew"; 09/116.070, presentada el 15 de julio de 1998,
titulada "Wheat & Casein Dog Chew With Modifiable Texture";
09/116.555, presentada el 15 de julio de 1998, titulada "Heat
Modifiable Peanut Dog Chew". Además de tales patentes y
solicitudes, también se dirige la atención a la técnica citada en
dichas patentes y solicitudes, porque tal técnica se refiere al
campo de productos de almidón moldeados.
En el documento EP 0 118 240 A2 se describen
cápsulas y otros productos modelados formados a partir de una
composición de almidón moldeable en un dispositivo de moldeo por
inyección. El documento EP 0 118 240 A2 enseña que se requiere un
cierto contenido en agua de la composición de almidón para mantener
la temperatura por debajo de un cierto límite con el fin de prevenir
la degradación del almidón. Son útiles cantidades grandes de agua en
el moldeo por inyección porque se pueden conseguir caudales mayores
por un contenido en agua mayor. Por otra parte, son indeseables
cantidades grandes de agua en el producto final porque esto conduce
a un producto de calidad inaceptable, por ejemplo a desviaciones
dimensionales altas en el producto acabado. En vista de este
problema el documento EP 0 118 240 describe que es importante
mantener el contenido en agua del almidón tan constante como sea
posible.
A la vista de la revisión mencionada de la
técnica anterior, se ha desarrollado una variedad de esfuerzos para
convertir almidón, con mínima degradación, en un producto moldeado
de una configuración deseada. Tales esfuerzos se han enfocado en el
uso de propilenglicol, ésteres de ácidos grasos, sales alcalinas de
material proteico y/o agua como un aditivo de almidón, seguido por
técnicas de tratamiento de masa fundida tales como moldeo por
extrusión y/o por inyección. Con respecto al uso de agua, aunque se
ha descrito que el agua ayuda aparentemente a regular la degradación
del almidón, ha habido una investigación intensa y continuada para
algún nivel de agua clave u óptimo, que cuando se combina con un
correspondiente perfil de tratamiento óptimo previene completamente
que el almidón se sobrecaliente y finalmente se degrade, y que por
tanto conduce al desarrollo de productos moldeados de la mayor
calidad posible.
Por consiguiente, la presente invención tiene
como objetivo principal formular una composición de almidón, seguido
por un perfil de tratamiento/moldeo, formulación y perfil de
tratamiento/moldeo que proporciona un producto de almidón moldeado
con funcionamiento de propiedades mecánicas que mejora mucho
respecto a los productos de almidón referidos en la técnica.
Además, también es un objetivo principal de esta
invención desarrollar y optimizar el nivel de aditivo para una
composición de almidón tal que el almidón, tras una técnica deseada
de tratamiento de masa fundida y conversión en una forma deseada,
tendrá propiedades óptimas y únicas para la fabricación de un
producto de almidón comestible y/o juguete masticable para un animal
doméstico.
Un procedimiento para formar almidón en un
producto moldeado usando técnicas de tratamiento de masa fundida, y
el producto producido por dicho procedimiento, procedimiento que
comprende combinar almidón y agua para formar una mezcla en donde el
contenido en agua está en el intervalo de alrededor de 20.0 a 40.0%
en peso con respecto al de dicho almidón, introducir y calentar
dicha mezcla en un extrusor en donde el contenido en agua de dicho
producto tras la descarga desde dicho extrusor es menor que el
contenido en agua de dicho producto al entrar en dicho extrusor, e
introducir el producto de (b) a una máquina de moldeo por inyección
calentada y moldear por inyección y enfriar para formar dicho
artículo moldeado en donde el contenido en agua de dicho artículo
moldeado está en, o por debajo de, alrededor de 20% en peso.
De acuerdo con la presente invención se describe
un método para fabricar productos de almidón comestibles, que usa
mezcla por extrusión de masa fundida de almidón con cantidades de
aditivos seleccionados, que incluyen agua y otras cargas, seguida
por moldeo por inyección en una forma seleccionada. Preferentemente,
los productos de este método se han fabricado en la forma de
juguetes masticables y otros productos modelados similarmente para
animales domésticos.
Las Tablas 1-6 ilustran los
diversos parámetros de tratamiento y características de los
productos de las diversas realizaciones preferidas para fabricar los
productos modelados de la presente invención. Como se puede ver en
las tablas que se adjuntan, de acuerdo con la presente invención se
puede usar preferentemente almidón de patata, o respecto a eso
cualquier carbohidrato de origen natural o vegetal, compuesto
principalmente de amilosa y/o amilopectina. Se puede extraer de
diversas plantas, tales como patatas, arroz, tapioca, maíz y
cereales tales como centeno, avena y trigo. Sin embargo, se prefiere
particularmente almidón de patata y almidón de maíz, harina y sus
mezclas.
El contenido en agua del almidón se establece
primero en el intervalo de alrededor de 20-40% en
peso con respecto al del almidón, mezcla que se logra
preferentemente mezclando el almidón con agua en un
preacondicionador Wenger DDC que proporciona prehumidificación
controlada y mezcla completa del agua con el material de almidón.
Esto es seguido después por la colocación de la combinación
almidón/agua en un extrusor, y en ese aspecto se usa preferentemente
un extrusor Wenger TX Magnum, disponible de Wenger Company. Aunque
se prefiere operación con dos husillos, es también una alternativa
aceptable la extrusión con un solo husillo. Las condiciones para la
extrusión, que incluyen variables tales como velocidad del eje del
extrusor, temperaturas de control de diversas zonas del extrusor,
presión calorífica, etc., están todas indicadas en las tablas
adjuntas. Finalmente, en el contexto de la presente invención, en
donde el nivel de agua cargada en el extrusor se reduce
preferentemente durante el curso de la extrusión, se usa un extrusor
de tubo purgado, en donde tal purga reduce el nivel de agua al nivel
deseado. Para facilitar tal cambio en el nivel de agua se ha
encontrado particularmente útil aplicar un vacío ligero al tubo del
extrusor en la abertura de purga para proporcionar con ello una
separación más eficaz de agua del producto allí extrudido.
Como ya se ha señalado, los niveles de agua para
la mezcla de almidón/agua cargada en el extrusor comienzan a
alrededor de 20-40% en peso, pero preferentemente el
contenido en agua se ajusta del mejor modo a los siguientes
intervalos de contenido en agua: 25-35%,
30-35% y 30-33%. En una realización
particularmente preferida, el nivel de agua de la mezcla de
almidón/agua que entra en el extrusor está en alrededor de 31,2%,
31,1%, 30,2%, 22,5% y 25,2% como se muestra en los Ejemplos
I-V de las Tablas 1-6 adjuntas. Sin
embargo, de acuerdo con la presente invención, los expertos en la
técnica reconocerán que los intervalos son solo preferidos, y
opcionalmente se pueden seleccionar otros niveles de agua dentro de
las amplias enseñanzas proporcionadas aquí. Los productos
resultantes de la extrusión se forman convenientemente en la forma
de glóbulos, cuyo tamaño se puede hacer variar de acuerdo con el
equipo estándar de globulización.
| Información de preacondicionamiento: | I | II | III | |
| \hskip0,5cm Velocidad del preacondicionado | rrpm | 200 | 200 | 200 |
| \hskip0,5cm Flujo de vapor al preacondicionador | kg/hr | 0 | 0 | 0 |
| \hskip0,5cm Flujo de agua al preacondicionador | kg/hr | 16,26 | 16,26 | 16,26 |
| \hskip0,5cm Humedad que entra al extrusor | % en peso | 31,19 | 31,12 | 30,22 |
| Información de extrusión: | ||||
| \hskip0,5cm Velocidad del eje del extrusor | rpm | 100 | 170 | 150 |
| \hskip0,5cm Carga del motor del extrusor | % | 67 | 45 | 38 |
| \hskip0,5cm Flujo de vapor al extrusor | kg/hr | 0 | 0 | 0 |
| \hskip0,5cm Flujo de agua al extrusor | kg/hr | 0 | 0 | 0 |
| \hskip0,5cm Control/temperatura en la 1ª cabeza | ºC |
| Información de extrusión: | I | II | III | |
| \hskip0,5cm Control/temperatura en la 2ª cabeza | ºC | 20/16 | 20/19 | 15 |
| \hskip0,5cm Control/temperatura en la 3ª cabeza | ºC | 20/16 | 20/18 | 15 |
| \hskip0,5cm Control/temperatura en la 4ªcabeza | ºC | 65/65 | 75/75 | 80/80 |
| \hskip0,5cm Control/temperatura en la 5ª cabeza | ºC | 65/65 | 75/75 | 80/80 |
| \hskip0,5cm Control/temperatura en la 6ª cabeza | ºC | 65/65 | 75/75 | 80/79 |
| \hskip0,5cm Control/temperatura en la 7ª cabeza | ºC | 65/65 | 75/75 | 75/74 |
| \hskip0,5cm Control/temperatura en la 8ª cabeza | ºC | 65/65 | 75/75 | 75/74 |
| \hskip0,5cm Control/ temperatura en la 9ª cabeza | ºC | 65/67 | 75/75 | 70/67 |
| \hskip0,5cm Cabeza/Presión | kPs | 7/0 | 7/0 | 7/0 |
| \hskip0,5cm Cabeza/Presión | kPa | 8/5520 | 8/5520 | 8/6210 |
| Información del producto final: | ||||
| \hskip0,5cm Humedad de descarga en el extrusor | % en peso | 29,37 | 29,78 | 27,11 |
| \hskip0,5cm Velocidad de descarga en el extrusor | kg/hr | 100 | 110 | |
| \hskip0,5cm Funcionamiento del extrusor | Estable | Estable | Estable | |
| \hskip0,5cm Descripción del producto final | Glóbulos de | Glóbulos | Glóbulos | |
| almidón | almidón | almidón | ||
| I. \begin{minipage}[t]{155mm} 93,5% de almidón de patata (marca Redisol) con 5% de carbono cálcio y 1,5% de licitina Blendmax con ayuda del procedimiento. \end{minipage} | ||||
| II. \begin{minipage}[t]{155mm} 93,03% de almidón de patata con 4,98% de carbonato cálcico y 1,99% de lecitina Blendmax. \end{minipage} | ||||
| III. \begin{minipage}[t]{155mm} 88,50% de almidón de patata con 10,0% de carbonato cálcico y 1,5% de lecitina Blendmax. \end{minipage} |
\vskip1.000000\baselineskip
| Numero de fórmula: | I | II | III | |
| \hskip0,5cm Número de Modelo | ||||
| \hskip0,5cm Número de Secciones | ||||
| \hskip0,5cm Temperatura de la Zona 1 | ºC | 76,6 | 76,6 | 76,6 |
| \hskip0,5cm Tiempo de Retención - Paso 1 | min | 15 | 15 | 15 |
| \hskip0,5cm Tiempo de Retención - Paso 2 | min | 45 | 45 | 45 |
| \hskip0,5cm Cinta de Retención - Refrigerante | min | 5 | 5 | 5 |
| \hskip0,5cm Humedad Relativa de Salida | % | 40 | 40 | 40 |
| Numero de análisis de producto | I | II | III | |
| Humedades de producto | ||||
| \hskip0,5cm Descarga del Preacondicionador | % en peso | 31,19 | 31,12 | 30,22 |
| \hskip0,5cm Carga del Extrusor | % en peso | 29,37 | 29,78 | 27,11 |
| \hskip0,5cm Descarga de la Secadora | % en peso | 15,62 | 14,9 | 14,14 |
| Numero de operación: | IV | V | |
| \hskip0,5cm Información de la Fórmula Seca | |||
| \hskip0,5cm Densidad de la Fórmula Seca | kg/m^{3} | 780 | 780 |
| \hskip0,5cm Velocidad de la Fórmula Seca | kg/hr | 583 | 606 |
| \hskip0,5cm Velocidad del Husillo de Alimentación | rpm | 30 | 27 |
| Información de preacondicionamiento: | |||
| \hskip0,5cm Velocidad del Preacondicionado | rpm | 250 | 250 |
| \hskip0,5cm Flujo de Vapor al Preacondicionador | kg/hr | 36 | 36 |
| \hskip0,5cm Flujo de Agua al Preacondicionador | kg/hr | 90 | 90 |
| \hskip0,5cm Temp. de Descarga en el Preacondicionador | ºC | 93 | 90 |
| \hskip0,5cm Humedad que Entra al Extrusor | % en peso | 22,63 | 25,15 |
| Información de extrusión: | |||
| \hskip0,5cm Velocidad del Eje del Extrusor | Rpm | 228 | 230 |
| \hskip0,5cm Carga del Motor del Extrusor | % | 49 | 49 |
| \hskip0,5cm Flujo de Vapor al Extrusor | kg/hr | 0 | 0 |
| \hskip0,5cm Flujo de Agua al Extrusor | kg/hr | 0 | 0 |
| \hskip0,5cm Control/Temperatura en la 1ª Cabeza | ºC | 38/55 | 38/50 |
| \hskip0,5cm Control/Temperatura en la 2ª Cabeza | ºC | 70/80 | 77/77 |
| \hskip0,5cm Control/Temperatura en la 3ª Cabeza | ºC | 80/80 | 86/87 |
| \hskip0,5cm Control/Temperatura en la 4ª Cabeza | ºC | 90/93 | 90/91 |
| \hskip0,5cm Control/Temperatura en la 5ª Cabeza | ºC | 80/77 | 80/79 |
| \hskip0,5cm Cabeza/Presión | kPs | 4950 | 4280 |
| \hskip0,5cm Velocidad de Impulsión del Cuchillo | rpm | 675 |
| Información del producto final: | IV | V | |
| \hskip0,5cm Humedad de Descarga del Extrusor | % en peso | 15,16 | 13,93 |
| \hskip0,5cm Descripción del Producto Final | Glóbulos | Glóbulos | |
| IV. 91,49% de harina de maíz con 7,01% de carbonato cálcico y 1,5% de lecitina. | |||
| V. 91,49% de harina de arroz con 7,01% de carbonato cálcico y 1,5% de lecitina. |
\vskip1.000000\baselineskip
| Numero de formula en la secadora: | IV | V | |
| \hskip0,5cm Número de Modelo | |||
| \hskip0,5cm Temperatura de la Zona 1 | ºC | 92 | 90 |
| \hskip0,5cm Temperatura de la Zona 2 | ºC | 100 | 100 |
| \hskip0,5cm Tiempo de Retención - Paso 1 | min | 13,9 | 13,8 |
| \hskip0,5cm Tiempo de Retención - Paso 2 | min | 15,4 | 15,3 |
| \hskip0,5cm Velocidad del Ventilador 1 | rpm | 1800 | 1800 |
| \hskip0,5cm Velocidad del Ventilador 2 | rpm | 1815 | 1800 |
| \hskip0,5cm Velocidad del Ventilador 3 | rpm | 1805 | 1800 |
| \hskip0,5cm Velocidad del Ventilador 4 | rpm | 1800 | 1800 |
\vskip1.000000\baselineskip
| Humedades de los productos | IV | V | |
| \hskip0,5cm Descarga en el preacondicionador | % en peso | 22,63 | 25,16 |
| \hskip0,5cm Descarga en el extrusor | % en peso | 15,16 | 13,93 |
\vskip1.000000\baselineskip
Una vez que se produce el glóbulo extrudido, y
como se puede ver de las diversas realizaciones preferidas
identificadas en las Tablas adjuntas, el nivel de agua del glóbulo
que sale del extrusor es menor que el nivel del agua de la mezcla
almidón/agua que entra en el extrusor. En el contexto de la presente
invención se ha apreciado que comenzando en los niveles de
almidón/agua de aquí, se asegura efectivamente que se proceda
finalmente al moldeo por inyección en un nivel de agua adecuado para
proporcionar una masa fundida estable (no degradante) y moldear un
producto de almidón de calidad con características de funcionamiento
mejoradas.
Después de recuperar el producto extrudido de
almidón/agua se puede colocar opcionalmente el producto extrudido en
una secadora en varios periodos de tiempo (ver Tablas 2 y 5), en
donde el nivel de agua del producto extrudido se reduce en una
cantidad adicional dependiendo de las condiciones de la secadora.
Preferentemente, el nivel de agua del producto extrudido de
almidón/agua se reduce dentro del intervalo de alrededor de
15-20%, momento en el que el producto extrudido está
en condiciones para moldeo por inyección.
En la etapa de moldeo por inyección,
preferentemente la técnica de moldeo por inyección se configura
similarmente para reducir nuevamente el contenido en humedad a un
nivel final que está en, o por debajo de, alrededor de 20% en peso
del material de almidón. Sin embargo, en realización preferida el
nivel final de agua en el producto moldeado está entre alrededor de
5-20% en peso, en una realización más preferida el
nivel de agua del producto moldeado se establece en alrededor de
10-15% en peso, y en una realización lo más
preferida el nivel de agua del producto moldeado se establece en
alrededor de 11-14% o 11-13% en
peso. Por tanto, se ha encontrado que secuenciando la pérdida de
agua desde la extrusión al moldeo por inyección se logra calidad
extraordinaria para los diversos productos modelados producidos de
acuerdo con tal descenso en los niveles de humedad a través de la
historia del tratamiento de la masa fundida descrita aquí.
En ese aspecto, se ha encontrado únicamente de
acuerdo con la presente invención que es importante enfriar
realmente la zona o zona(s) inicial(es) de la máquina
de moldeo por inyección próxima a la sección de alimentación de la
tolva para mejorar significativamente con ello la calidad de las
partes moldeadas por inyección producidas aquí. Esto, por supuesto,
está en oposición a las prácticas convencionales de moldeo por
inyección, en donde el calentamiento uniforme por encima de la Tm de
la resina se aplica generalmente a todas las zonas del aparato de
moldeo por inyección.
Los expertos en la técnica apreciarán que una
máquina de moldeo por inyección contiene típicamente una sección de
alimentación de tolva, un tubo y una boca de salida, incluyendo una
pluralidad de zonas de calentamiento en el tubo que se extienden
desde la sección de la tolva a la boca. Por tanto, de acuerdo con la
presente invención se ha encontrado preferente mantener la
temperatura en la primera zona adyacente a la tolva a una
temperatura menor que alrededor de 65,5ºC. Más preferentemente, la
primera zona adyacente a la tolva se establece en el intervalo de
alrededor de
7,5-65,5ºC, preferentemente menor que alrededor de 27ºC, más preferentemente menor que alrededor de 24ºC. Incluso en una realización más preferida, es decir, la situación en donde hay una primera zona adyacente a la tolva y una segunda zona adyacente a la primera zona, la temperatura de la primera zona se establece en alrededor de 7,5-21ºC y la segunda zona se establece en alrededor de 21-65,5ºC. Estas temperaturas se logran muy convenientemente por el uso de serpentines de enfriamiento colocados alrededor del tubo de la máquina de moldeo por inyección, comprendiendo dichos serpentines de enfriamiento serpentines de enfriamiento de cobre con agua circulante.
7,5-65,5ºC, preferentemente menor que alrededor de 27ºC, más preferentemente menor que alrededor de 24ºC. Incluso en una realización más preferida, es decir, la situación en donde hay una primera zona adyacente a la tolva y una segunda zona adyacente a la primera zona, la temperatura de la primera zona se establece en alrededor de 7,5-21ºC y la segunda zona se establece en alrededor de 21-65,5ºC. Estas temperaturas se logran muy convenientemente por el uso de serpentines de enfriamiento colocados alrededor del tubo de la máquina de moldeo por inyección, comprendiendo dichos serpentines de enfriamiento serpentines de enfriamiento de cobre con agua circulante.
En una realización particularmente preferida se
ha aplicado exitosamente el perfil de temperaturas siguiente a una
máquina estándar de moldeo por inyección: Zona 4 (la más próxima a
la tolva) = alrededor de 4,5-26,5ºC, preferentemente
alrededor de 7,5-21ºC; Zona 3 = alrededor de
21-6,5ºC; Zona 2 = alrededor de
65,5-149ºC; Zona 1 = alrededor de
135-190,5ºC; Boca: alrededor de
135-199ºC. Además, el forro metálico(en el
interior del molde) se establece preferentemente en alrededor de
149-218,3ºC. La temperatura del molde se establece
preferentemente en alrededor de 1,4-18,4ºC.
La ventaja de dicho perfil único de temperatura
es que, en contraposición a la práctica convencional de calentar el
tubo del husillo para fundir el material en las zonas próximas a la
tolva, el tubo se enfría en tales regiones para evitar el
sobrecalentamiento y quemadura del material de almidón. Los expertos
en la técnica reconocerán que la quemadura ha sido un problema
dominante en el caso de preparar un producto de almidón, moldeado
por inyección, de alta calidad. Por consiguiente, como exclusivo de
esta invención se ha apreciado que tal sobrecalentamiento y
quemadura se puede regular por un perfil de zonas de calentamiento
de moldeo por inyección que realmente enfría el tubo de la máquina
de moldeo por inyección, minimizando con ello la capacidad del
almidón para degradarse térmicamente.
De acuerdo con la presente invención, se pueden
combinar convenientemente otros aditivos con mezcla de almidón/agua
para mejorar más las características de calidad o resistencia de
los productos moldeados producidos finalmente. En ese aspecto, y con
el fin de preparar un juguete masticable para animal doméstico, se
ha encontrado deseable añadir agentes atrayentes tales como polvo de
pollo, polvo de hígado, jamón, pavo, carne de vaca y/o pescado en
una cantidad de desde alrededor de 1,0-5,0% en
peso.
Por ejemplo, una vez preparado un producto
moldeado de acuerdo con la presente invención se ha encontrado
también que a lo largo del tiempo el agua puede realmente migrar
fuera del almidón, haciendo con ello al almidón más quebradizo, lo
que, por supuesto, sería indeseable en el caso de un juguete
masticable para un animal doméstico. Sin embargo, por la adición de
un humectante, un compuesto aditivo que retiene agua en el material
incluso en presencia de calor, los productos de aquí permanecerán
más dúctiles a lo largo de periodos de tiempo más largos. Un
humectante particularmente preferido es fibra de avena, y los
niveles de tal humectante están convenientemente en el intervalo de
0,1-5%, más preferentemente 0,5-3%,
y en una realización lo más preferida 0,5-1,0%.
Se ha encontrado que los diversos juguetes
masticables para animales domésticos fabricados de acuerdo con la
presente invención son populares con los perros, en virtud de su
masticabilidad y consistencia, y de mejores propiedades mecánicas.
Mientras el perro mastica el producto llegan a separarse pequeñas
secciones del producto, proporcionando con ello al animal el
beneficio nutricional de los componentes allí contenidos. Por tanto,
de acuerdo con la presente invención se pueden añadir al producto
aditivos tales como vitaminas, bien durante la extrusión o moldeo
por inyección.
Un producto preferido, masticable para perros, de
la presente invención se prepara a partir de un producto de almidón
de patata vendido bajo la marca de fábrica PARAGON 1010IM por AVEBE,
de Veendam, Holanda. El PARAGON 1010IM se vende en forma de gránulos
termoplásticos que se pueden moldear de acuerdo con las nuevas
condiciones de tratamiento de moldeo por inyección descritas aquí
que, como se ha señalado anteriormente, opera bajo condiciones en
donde la zona o zonas próximas a la tolva se enfrían realmente, en
contraposición a calentarse. En tal formulación preferida, el
almidón está presente en alrededor de 70%, el agua está en alrededor
de 15%, junto con 5-10% de carbonato cálcico y
1-5% de aditivo vegetal natural. Se ha encontrado
que ese carbonato cálcico aumenta la dureza de los productos
producidos a partir de ello.
Esta invención se ha descrito con detalle, pero
se debe entender por los expertos en la técnica que los diversos
ejemplos de aquí están solamente a título de ilustración. Las
modificaciones y variaciones serán, por tanto, evidentes y se puede
recurrir a ellas sin salirse del alcance de esta invención. Por
consiguiente, se considera que tales modificaciones y equivalentes
están en el ámbito del alcance de la invención como se describe en
las reivindicaciones siguientes:
Claims (10)
1. Un procedimiento para moldear almidón en
un artículo moldeado, que usa técnicas de tratamiento de masa
fundida que se caracterizan por:
(a) combinar almidón y agua para formar una
mezcla, en donde el contenido en agua está en el intervalo de 20,0 a
40,0% en peso con respecto al de dicho almidón.
(b) introducir y calentar dicha mezcla en un
extrusor, en donde el contenido en agua de dicha mezcla tras la
descarga desde dicho extrusor es menor que el contenido en agua de
dicha mezcla al entrar a dicho extrusor; y
(c) introducir la mezcla extrudida de (b) a una
máquina de moldeo por inyección calentada y moldeo por inyección y
enfriamiento para formar dicho artículo moldeado, en donde el
contenido en agua de dicho artículo moldeado está en, o por debajo
de, 20% en peso.
2. El procedimiento de la reivindicación 1,
caracterizado por una o más de las siguientes
características:
(a) el extrusor es un extrusor de tubo
purgado;
(b) la máquina de moldeo por inyección es una
máquina de moldeo por inyección de tubo purgado;
(c) la máquina de moldeo por inyección contiene
un molde purgado.
3. El procedimiento de la reivindicación 1 o
reivindicación 2, caracterizado por introducir el producto de
la etapa (b) en una secadora y reducir el contenido en agua a un
nivel menor que el del contenido en agua de dicho producto
descargado desde dicho extrusor.
4. El procedimiento de la reivindicación 3,
caracterizado porque dicho contenido en agua en la etapa (a)
es
25-35% en peso, preferentemente 30-33% en peso, y el contenido en agua de dicho artículo moldeado es 5-20% en peso, preferentemente 10-15% en peso.
25-35% en peso, preferentemente 30-33% en peso, y el contenido en agua de dicho artículo moldeado es 5-20% en peso, preferentemente 10-15% en peso.
5. El procedimiento de la reivindicación 1,
caracterizado por añadir 1-5% de un agente
atrayente y 0,1-5% de un humectante a dicha mezcla
extrudida durante la etapa (c).
6. El procedimiento de la reivindicación 1,
caracterizado porque la máquina de moldeo por inyección
contiene una sección de alimentación de tolva, un tubo y una boca de
salida, que incluye una pluralidad de zonas de calentamiento en
dicho tubo que se extiende desde dicha sección de tolva a dicha
boca, en donde dicha zona de calentamiento en dicho tubo adyacente a
dicha tolva se mantiene a una temperatura menor que 65,5ºC.
7. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 1-6, caracterizado porque
dicho enfriamiento para formar dicho producto moldeado tiene lugar
en un molde enfriado a 1,4-18,4ºC.
8. El procedimiento de la reivindicación 6,
caracterizado porque dicha pluralidad de zonas de
calentamiento en dicho tubo está establecida dentro de los
intervalos de temperatura siguientes:
zona 1 = a, o por debajo de, 21ºC.
zona 2 = a, o por debajo de, 65,5ºC.
zona 3 = a, o por debajo de, 149ºC.
zona 4 = a, o por debajo de, 190,5ºC.
9. El procedimiento de la reivindicación 6,
caracterizado por un o más de las siguientes
características:
(a) dicho molde contiene un forro metálico
calentado a 149-218,3ºC.
(b) dicha boca se mantiene a una temperatura
entre 135-199ºC.
(c) dicha zona adyacente a dicha tolva se
mantiene a una temperatura entre 7,5-65,5ºC; y
(d) dicha tolva comprende una primera zona de
calentamiento adyacente a dicha tolva, y una segunda zona de
calentamiento adyacente a dicha primera zona, y la temperatura de
dicha primera zona de calentamiento es 75-21ºC y la
temperatura de dicha segunda zona de calentamiento es
21-65,5ºC.
10. Un producto de almidón moldeado por
inyección caracterizado por estar formado por: producto
masticable para animales domésticos
(a) combinando almidón y agua para formar una
mezcla en donde el contenido en agua está en el intervalo de 20,0 a
40,0% en peso con respecto al de dicho almidón.
(b) introduciendo y calentando dicha mezcla en
un extrusor en donde el contenido en agua de dicho producto tras la
descarga desde dicho extrusor es menor que el contenido en agua de
dicho producto al entrar a dicho extrusor; y
(c) introduciendo la mezcla extrudida de (b)
en una máquina de moldeo por inyección calentada y moldeo por
inyección y enfriamiento para formar dicho producto de almidón
moldeado en donde el contenido en agua de dicho artículo moldeado
es, o es menor que, 20% en peso, y se añade a dicha mezcla extrudida
1-5% de un agente atrayente y 0,1-5%
de un humectante.
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