JP2013514086A - 動物飼料組成物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、動物飼料製品およびその製造方法に関する。本発明は、結合剤と飼料粉を約１０℃〜約７０℃の温度で混合して飼料マッシュを調製し、マッシュを押出機に通して動物飼料製品を成形し、そして動物飼料製品を乾燥させることを含む。ある態様において、飼料粉、マッシュおよび最終製品の温度を７０℃以下に維持する。
【選択図】なし

Description

[0001] 飼料利用率を改善し、飼料の密度を高め、かつ取扱い特性を改善するために、ペレット化法が１９２０年代半ばに米国飼料業界に導入された。ほぼ１９３０年以前は幾つかの異なるタイプのペレット製造機が利用されていた。１９２０年代末にフラットダイペレット製造機およびリングダイペレットミルが初めて開発された。フラットダイ装置はある用途には今でも用いられているが、リングダイペレットミルがすぐに好まれるデザインとなり、直ちに動物飼料業界で採用され、現在でもなお選択されているペレット製造機の形態である。リングダイペレットミル自体に加えて、コンディショナー、冷却機／乾燥機、および関連の加工装置を含めた補助装置が開発された。

[0002] 初期のペレット化法は、飼料成分を混合し、それらをそれ以上処理せずにペレット化することを伴なっていた；その理論的根拠は、飼料に熱を加えるのを避けることによりビタミンおよびタンパク質に対する変化を防ぐことであった。しかし、１９３０年代後期に、幾つかのプロセッサーは、動物飼料のペレット成形用混合物をペレット押出機に導入する前にコンディショナーに通すことにより混合物に水および蒸気を付与し始めた。蒸気の付加は生産率を改善し、ダイの摩耗を減らし、かつペレットの品質を改善した。その後、業界はすぐにペレット成形に際してスチームコンディショニングを採用し、これが現在までペレット化法に不可欠な部分となっている。

[0003] スチームコンディショニングに際しては、一般に多数のパドルまたはピックが取り付けられた回転軸を備えた円筒形の管からなるコンディショナーを通って飼料マッシュが運ばれるのに伴って、飼料マッシュに生蒸気が注入される。蒸気による飼料粉のコンディショニングは、飼料粉またはマッシュを圧縮してペレットにするための前提条件である。蒸気からの熱および水は飼料粉粒子、たとえばタンパク質および炭水化物中の結合剤を活性化し、それらを柔らかくし、粒子の表面に凝集特性をもたらす作用をする。ダイを通してマッシュを圧縮すると、粒子は圧密され、互いに積み重なってペレットを形成する。凝縮する蒸気はもちろんマッシュの温度および含水率を高める。さらに、蒸気は飼料マッシュ中へ直接注入されるので、ボイラーを処理するために使用する化学物質はＦＤＡが承認したものでなければならない。

[0004] １９６０年代以来のペレット化法の研究の焦点はスチームコンディショニング操作の改善に向けられ、滞留時間の延長およびマッシュをコンディショニングする温度の上昇が強調された。より最近の進展のひとつは、より高い温度およびより長いコンディショニング時間の採用を提供してペレットの耐久性を改善しかつ生産率を高めるために、コンディショナーおよびペレット化ダイキャビティーを加圧する加圧ペレット化システムであった。しかし、高い温度および長いコンディショニング時間の採用は、実質的に熱に感受性または不安定ないずれかの成分を含有させることとは逆方向に向かう；これらの成分も完全な動物飼料中に望ましい場合がある。

[0005] したがって当技術分野で要求されているのは、熱に不安定な添加剤を飼料に添加できるように、意図的に付加される熱源、たとえば蒸気が存在しない状態で、動物飼料を製造する方法である。さらに、蒸気注入を採用しない方法および装置は操作がより経済的な可能性がある；それらの方法は蒸気産生のためのボイラーを必要としないからである。ボイラーがなければ、装置の特定の化学処理にＦＤＡの承認を求める必要性が除かれる。

[0006] 本発明は、動物飼料製品の製造方法であって、結合剤と飼料粉（ｆｅｅｄ ｍｅａｌ）を約１０℃〜約７０℃の温度で混合してマッシュ（ｍａｓｈ）を調製し、マッシュを押出機に通して動物飼料製品を成形し、そして動物飼料製品を乾燥させることを含む方法に関する。ある態様において、飼料粉、マッシュおよび最終製品の温度を７０℃以下に維持する。

[0007] 本発明はまた、本発明の方法を用いて製造された動物飼料製品に関する。

[0008] 本発明は動物飼料製品の製造方法に関する。本明細書中で用いる動物飼料製品は、動物、特に哺乳動物用の飼料製品またはおやつ（ｔｒｅａｔ）である。飼料製品はイヌ、ネコ、および家畜、たとえば限定ではないが雌ウシ、ブタ、ウマ、雄ウシなどのためのものであってもよい。特定の態様において、飼料製品は家庭内ペット、たとえばイヌまたはネコのためのものである。

[0009] 本発明は飼料製品の形状に依存せず、あるいはそれによって限定されないので、本発明の方法により製造される飼料製品は希望するいかなる形状であってもよい。たとえば、飼料は中実または中空ペレットであってもよい。飼料は他の形状、たとえばベーコンのストリップまたは揚げたトルティーヤ（ｔｏｒｔｉｌｌａ）チップに似たストリップであってもよい。本明細書中で用いる“ストリップ”の形状の飼料製品は、限定ではないが三角形、長方形、正方形または円形などいずれかの形状の平らな飼料製品を意味するために用いられる。

[0010] 飼料製品は、液状結合剤と混合した飼料粉からなる。動物飼料業界で用いられるいかなる飼料粉も本発明の目的のために使用できる。必須ではないが本発明に用いる飼料粉中に存在してもよい飼料粉の成分の例には、トウモロコシ、すりつぶしたトウモロコシ、コーンミール、米、小麦、小麦ミッド（ｗｈｅａｔ ｍｉｄｄ）、大麦、燕麦、他の植物繊維、大豆、大豆粉、バイオ燃料生産に由来するあらゆる穀粒粉、乳清、乳清粉、カゼイン、卵、綿実粉、動物脂肪、植物油、魚油、家禽肉粉、牛肉、豚肉、ラッカセイ殻、オレンジ外皮、てん菜パルプおよびモロコシを含めることができるが、これらに限定されない。飼料粉添加剤の成分の例には、吸湿性の溶質または成分、たとえば塩類、糖類およびオリゴ糖、糖アルコール、プロピレングリコール、シロップ、遊離アミノ酸、ならびに加水分解したタンパク質材料（たとえば、鶏肉、レバー、小麦グルテン、カゼインなど）または加水分解した炭水化物ポリマー（たとえば、デンプン、ゴム、小麦粉、繊維およびキトサン）を含めることができるが、これらに限定されない。特定の態様において、飼料粉は約４０％〜約７０％の砕いたトウモロコシ、約１０％〜約３０％の大豆粉、約１％〜約３０％の家禽肉粉、および約１％〜約３０％のラッカセイ殻を含み、残りの部分があればそれは種々の飼料粉成分、たとえば限定ではないが動物脂肪からなる。

[0011] 本発明方法は、飼料粉に添加される結合剤の使用を含む。本発明における結合剤は、多糖類、ゴムまたは大豆タンパク質結合剤であってもよい。結合剤の具体例にはアルギン酸ナトリウム、アラビアゴム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、グアーゴム、キサンタンゴム、マルトデキストリン、アルファ化デンプンが含まれるが、これらに限定されない。

[0012] 一般に結合剤は乾燥粉末状であり、結合剤を飼料粉と混合する前に水をこの乾燥粉末と混合する。本明細書中で用いる“液状結合剤”は、水と混合してある結合剤である。１態様において、飼料粉と混合する前に、液状結合剤は２０％（ｗ／ｗ）未満の固形分をもち、すなわち８０％を超える含水率をもつことができる。他の特定の態様において、液状結合剤は飼料粉と混合する前に１８％、１６％、１４％、１２％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、０．５％未満の固形分をもつ。さらに他の特定の態様において、液状結合剤は飼料粉と混合する前に約１８％〜約１６％、約１６％〜約１４％、約１４％〜約１２％、約１２％〜約１０％、約１０％〜約９％、約９％〜約８％、約８％〜約７％、約７％〜約６％、約６％〜約５％、約５％〜約４％、約４％〜約３％、約３％〜約２％、約２％〜約１％、約１％〜約０．５％の固形分をもつ。水と乾燥形態の結合剤の混合は、乾燥結合剤と水が適切に混合されるいかなる温度においてであってもよい。１態様において、水と粉末状結合剤を約１７℃〜約２６℃の温度、すなわち室温で混合する。特定の１態様において、液状結合剤は適切な混合の後、ゲルの形状である。

[0013] 本発明の方法では、飼料粉と結合剤を約１０℃〜約７０℃の温度で混合してマッシュを調製する。１態様において、飼料粉と結合剤を約１７℃〜約２６℃の温度、すなわち室温で混合する。マッシュは液状結合剤の含水率からもたらされる含水率をもつであろう。１態様において、マッシュの含水率は全成分の約５％〜約７０％（ｗ／ｗ）である。より特定の態様において、マッシュの含水率は全成分の約１０％〜約６０％（ｗ／ｗ）である。より特定の態様において、マッシュの含水率は全成分の約２０％〜約４０％（ｗ／ｗ）である。よりさらに特定の態様において、マッシュの含水率は全成分の約２０％〜約３５％（ｗ／ｗ）である。他の特定の態様において、マッシュの含水率は約２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％または３５％である。よりさらに特定の態様において、マッシュの含水率は全成分のほぼ約２０％〜約２２％、約２２％〜約２４％、約２４％〜約２６％、約２６％〜約２８％、約２８％〜約３０％、約３０％〜約３２％、約３２％〜約３４％、約３３％〜約３５％（ｗ／ｗ）である。

[0014] 液状結合剤と飼料粉を混合した後、結合剤（乾燥形態の）の濃度は明らかに低下するであろう。特定の態様において、マッシュ中の液状結合剤の濃度は全成分の約０．１％〜約１０％（ｗ／ｗ）である。他の態様において、マッシュ中の液状結合剤の濃度は全成分の約０．１％〜約５％（ｗ／ｗ）である。

[0015] 結合剤と飼料粉を混合してマッシュを調製すると、マッシュを押出機に通して動物飼料製品を成形する。本明細書中で用いる押出機という用語は、マッシュを成形、付形または再付形する機械または装置を意味するために用いられる。押出機はマッシュをより小さなピース、たとえば限定ではないがペレットおよびストリップに成形、付形または再付形することもできる。押出機はマッシュを単純に付形し、場合により、再付形されたマッシュをさらに加工するための追加ステーション、たとえば比較的大きな飼料製品ピースをより小さな飼料製品ピースに破断するための切断ステーションへ送ることができる。飼料のための押出装置は当技術分野で周知であり、ローラーおよびダイ押出機、一軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、ペレタイザー、エキスパンダーなどが含まれるが、これらに限定されない。厳密ではないが、理想的には押出機の特定部分の温度を７０℃以下に維持すべきである。しかし、押出機の特定部分、たとえばダイの温度が押出しに際して７０℃を超える可能性もあり、これは成形されたマッシュまたは飼料製品の温度を上昇させる場合がある。これらの場合、マッシュまたは飼料製品の温度を上昇させるのは押出プロセス自体であって、蒸気注入などのような外部熱の意図的な付加ではない。したがって本発明の１態様は、飼料粉、マッシュまたは成形された飼料製品の温度を７０℃より高い温度に上昇させる意図的に付加した熱源、たとえば蒸気が存在しない状態で、動物飼料を成形する方法に関する。飼料密度に影響を及ぼすために、押出しに際して押出機に空気を注入してもよく、注入しなくてもよい。

[0016] 押出機を通った後、成形された動物飼料製品を乾燥させる。一般に、成形された飼料製品を７０℃以下の温度で乾燥させる。特定の１態様において、成形された飼料製品を約６０℃の温度で乾燥させる。飼料製品を周囲温度で、乾燥装置の空気なしに乾燥させてもよい。あるいは、乾燥装置、たとえば限定ではないがガスもしくは電気オーブンまたは電子オーブンを用いて飼料製品を乾燥させてもよい。当業者は成形された飼料製品を乾燥させるための乾燥条件、たとえば時間、温度またはパワー（電子オーブンの場合）を設定できるであろう。

[0017] 本発明はまた、本発明の方法を用いて製造された動物飼料製品に関する。飼料製品は中空または中実ペレットであってもよく、あるいはそれらは他のいかなる形状であってもよい。１態様において、最終飼料製品は約０．０１％〜約３５％の含水率をもち、これは乾燥範囲と中間水分範囲の両方を含む。他の態様において、最終飼料製品は約５ｌｂｓ／ｆｔ^３〜約４０ｌｂｓ／ｆｔ^３の密度をもつ。より特定の態様において、最終飼料製品は約２０ｌｂｓ／ｆｔ^３〜約３０ｌｂｓ／ｆｔ^３の密度をもつ。飼料製品は特定した温度および湿度で特定の水分活性（ａ_ｗ）をもつこともできる。“水分活性”は当技術分野で周知であり、一般に試料（この場合は飼料）の真上の蒸気圧を同温の純水の蒸気圧で割ったものであると定義される。たとえば、本発明の飼料製品は、２４℃および種々の相対湿度で０．２〜０．９の範囲のａ_ｗを示すことができる。ａ_ｗはもちろん、本発明の飼料製品が平衡状態で到達した、飼料製品の相対水蒸気圧または環境の相対湿度の尺度である。

[0018] 本発明の方法により、デンプンが存在する場合にはそれがアルファ化していない飼料製品が得られる。これらの飼料製品は、デンプンが存在する場合にアルファ化デンプンを全く含まないという必要はない。特定の態様において、デンプンが存在する場合に最終飼料製品におけるアルファ化デンプンのレベルは３０％未満である。他の態様において、デンプンが存在する場合に最終飼料製品におけるアルファ化デンプンのレベルは２０％未満である。さらに他の態様において、デンプンが存在する場合に最終飼料製品におけるアルファ化デンプンのレベルは１０％未満である。よりさらに他の態様において、最終飼料製品におけるアルファ化デンプンのレベルは９％未満、８％未満、７％未満、６％未満、５％未満、４％未満、３％未満、２％未満、１％未満である。デンプンのアルファ化度は当業者に既知の多様な方法で分析できる。たとえば、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を用いて、飼料製品におけるアルファ化デンプンのレベルを評価することができる。ＤＳＣ法は、飼料製品のアルファ化開始転移温度（Ｔ_ｏ）、ピークアルファ化温度（Ｔ_ｐ）およびアルファ化エンタルピー（△Ｈ）を評価することができる。本発明の飼料製品のＴ_ｏ、Ｔ_ｐおよび／または△Ｈを同一処方の未処理混合物と迅速に比較して、飼料製品のアルファ化度を求めることができる。

[0019] 本発明の方法により製造された動物飼料製品は、卓越した耐久性をも示す。耐久性は簡単な測定であり、一般にブレンダー内で混合した後に特定のふるいを通過するペレットの質量のパーセントである。たとえば、１００ｇの飼料製品をブレンダーに入れ、たとえば“撹拌”速度設定で１０分間ブレンドすることができる。ブレンドされたペレットまたは飼料製品を次いでたとえば４メッシュのスクリーンに通し、ふるい分け後に残留するペレットの質量を測定することができる。耐久性は、残留質量を出発材料の質量で割ったものである。

[0020] さらに、動物飼料製品は飼料粉および液状結合剤のほかに追加成分を含むことができる。追加成分には不活性成分、たとえば膨脹剤、増量剤、保存剤、着香剤、嗜好剤（ｐａｌａｔａｎｔ）、加工助剤などが含まれるが、これらに限定されない。

[0021] ここに提示する例は本発明の対象の特定の態様を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するためのものではない。
実施例
[0022] 実施例１
[0023] ６５％の砕いたトウモロコシ（ｗ／ｗ）、２０％の大豆粉、５％の家禽肉粉および１０％のラッカセイ殻を合わせて、室温で約１０〜１５分間混合することにより、乾燥粉を製造した。２９．２５ｌｂｓの水を０．７５ｌｂｓのアルギン酸ナトリウム粉末と混合することにより、液状結合剤を別個に調製した。水と粉末状結合剤を、粉末が溶解して結合剤が均一なゲルになるまで室温で混合した（約２．５時間）。

[0024] 液状結合剤（合計３０ｌｂｓ）と混合粉（合計１００ｌｂｓ）を室温で約１５〜２０分間互いに混合して、マッシュを調製した。この時点でマッシュの含水率は約２２．５％であった（２９．２５ｌｂｓの水／１３０ｌｂｓの全成分）。液状結合剤の形成中、および／またはマッシュの形成中に、水の添加によりマッシュの水分レベルを調整してもよい。

[0025] 実施例２
[0026] ６０％の砕いたトウモロコシ（ｗ／ｗ）、２０％の大豆粉、１５％の家禽肉粉および５％のラッカセイ殻を合わせて、室温で約１０〜１５分間混合することにより、乾燥粉を製造した。２９．２５ｌｂｓの水を０．７５ｌｂｓのアルギン酸ナトリウム粉末と混合することにより、液状結合剤を別個に調製した。水と粉末状結合剤を、粉末が溶解して結合剤が均一なゲルになるまで室温で混合した（約２．５時間）。

[0027] 液状結合剤（合計３０ｌｂｓ）と混合粉（合計１００ｌｂｓ）を室温で約１５〜２０分間互いに混合して、マッシュを調製した。この時点でマッシュの含水率は約２２．５％であった（２９．２５ｌｂｓの水／１３０ｌｂｓの全成分）。液状結合剤の形成中、および／またはマッシュの形成中に、水の添加によりマッシュの水分レベルを調整してもよい。

[0028] 実施例３
[0029] 含水率を約３０％に調整した実施例１の混合マッシュを、二軸スクリュー押出機（ＴＸ−５２，Ｗｅｎｇｅｒ）により、約８０ｋ／時間の供給速度および約１８ｒｐｍの供給スクリュー速度および全バレル内の温度約２５℃で押し出した。押出機に用いた２つのダイは直径７．９ｍｍであり、３つの孔および直径６．４ｍｍのピンを備えていた。押出スクリュー速度は約２００ｒｐｍであった。この速度および約３０％の水分レベルで、何ら外部熱源を付加せずに押出機のヘッドの温度は約６３℃に上昇した。

[0030] 実施例４
[0031] 含水率を約３５％に調整した実施例２の混合マッシュを、二軸スクリュー押出機（ＴＸ−５２）により、約８０ｋｇ／時間の供給速度および約２００ｒｐｍの供給スクリュー速度および全バレル内の温度５８℃以下で押し出した。押出機に用いた２つのダイは直径７．９ｍｍであり、３つの孔および直径２．２ｍｍのピンを備えていた。この速度および約２５％の水分レベルで、何ら外部熱源を付加せずに押出機のヘッドの温度は約６０℃以下に維持された。

[0032] ペレットを約６０℃の温度で約６５分間乾燥させた。この実施例で製造された中空ペレットは約３０ｌｂｓ／ｆｔ^３〜約３２ｌｂｓ／ｆｔ^３の密度をもち、約０．２５の水分活性をもっていた。これらのペレットはアルファ化デンプンを含有しないと思われた。

Claims (21)

1. ａ）液状結合剤と飼料粉を約１０℃〜約７０℃の温度で混合して飼料マッシュを調製し、
   ｂ）マッシュを押出機に通して動物飼料製品を成形し、そして
   ｃ）動物飼料製品を乾燥させる
   ことを含む方法。
2. 押出機が動物飼料ペレットを成形するためのペレタイザーである、請求項１に記載の方法。
3. ペレットが中空である、請求項２に記載の方法。
4. 押出機が動物飼料ストリップを成形するためのプレスである、請求項１に記載の方法。
5. マッシュの含水率が全成分の約５％〜約７０％（ｗ／ｗ）である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. マッシュの含水率が全成分の約１０％〜約６０％（ｗ／ｗ）である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. マッシュの含水率が全成分の約２０％〜約４０％（ｗ／ｗ）である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. マッシュ中の液状結合剤の濃度が全成分の約０．１％〜約１０％（ｗ／ｗ）である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. マッシュ中の液状結合剤の濃度が全成分の約０．１％〜約５％（ｗ／ｗ）である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 液状結合剤が多糖類、ゴムまたは大豆タンパク質結合剤である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 液状結合剤が、アルギン酸ナトリウム、アラビアゴム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、グアーゴム、キサンタンゴム、マルトデキストリン、アルファ化デンプンおよび大豆タンパク質結合剤からなる群から選択される、請求項１０に記載の方法。
12. 液状結合剤と飼料粉を約１７℃〜約２６℃の温度で混合する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 押出機の温度は、マッシュが押出機を通る前に約１０℃〜約７０℃の温度である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 押し出された動物飼料製品を約７０℃より低い温度で乾燥させる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 飼料粉がトウモロコシ、大豆粉、家禽肉粉およびラッカセイ殻を含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 飼料粉がさらに吸湿性成分を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 飼料粉がさらに膨脹剤を含む、請求項１５または１６に記載の方法。
18. 請求項１に記載の方法により製造された動物飼料製品。
19. 動物飼料製品がトウモロコシ、大豆粉、家禽肉粉およびラッカセイ殻を含む、請求項１８に記載の動物飼料製品。
20. 動物飼料製品が、約０．０１％〜約３５％の最終含水率、０．２０〜０．９０のａ_ｗを有し、動物飼料製品が約５ｌｂｓ／ｆｔ^３〜約４０ｌｂｓ／ｆｔ^３の密度を有する、請求項１８または１９に記載の動物飼料製品。
21. 請求項１に記載の方法により製造された動物用おやつ。