JPH11507221A - ペットフード及び飼料産業のための油存在下切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 押出し食物中に脂肪を添加する方法。この方法は、原料物質をホッパー（１）から、調理用、加熱用押出成形機（２）内に供給し、ダイ（３）から高温オイル室（９）内に押し出し、押出品として形成する工程を含む。押出品は、室（９）内にある切断メカニズム（５）によって切断される。その後、固形飼料はスクリーン（６）に送られ、そこでは過剰のオイルが固形飼料から分離され、固形飼料の表面に送風（７）が行われる。固形飼料はその後スクリーン上を転がり落ち、最終固形飼料を包装部分に移送するコンベアベルト（８）上に堆積する。室内のオイルは加熱メカニズム（１１）によって加熱され、その後ポンプ組立部品（１２）によって高温オイル室に送られる。

Description

【発明の詳細な説明】 ペットフード及び飼料産業のための油存在下切断方法 発明の分野 本発明は、脂肪分の多い動物用固形飼料を製造するための、押出し後の油存在 下切断処理を採用した方法に関する。 発明の背景 押出品に特有なニーズを満足すべく設計された、押出成形された後に使用する 機械は多く存在する。これらはプラスチック産業においては公知であり、そこで は、様々なカッターや取り出しシステムが、押出品に特有なニーズに対して優れ た解決策を提供している。しかし、食品、ペットフード、飼料産業においては、 押出ダイから押し出される押出品にとっての必要性を満たすための開発はあまり なされていない。これらのニーズには、粘着性、膨張速度の処理及び生成物が乾 燥し、固化するまでに特別の処理とケアを必要とする高湿度の押出品の処理が含 まれる。食品産業におけるいくつかのニーズに応えるために、押出ダイの新しい タイプのカッターを、切断手段としてレーザーを使用するものから、生成物と他 の物質を触れさせない高圧空気切断を使ったもの、柔軟性のあるナイフ、固形、 硬質、加熱されたナイフ等に至るまで様々に変化させることができる。このいく つかは、プラスチック産業やごく少数の食品産業、ペットフード産業において、 一般に試みられ、使用されてきた。中には、設計の失敗や製品のニーズを満たす ための設計に弱点があり、市場化、用途化することができなかったものもある。 ナイフの材料複合物についても様々な試験がなされており、所与の方法に広く使 用されてきた。本発明の油存在下切断方法は、プラスチック産業において現に使 用されている方法に基づいており、また水中切断として言及されている。 押出品に特有のニーズに応えるために、押出品の立体性を支持する概念が、押 出ダイのデザインや切断パターンを研究することによって開発されてきた。１つ のアイデアが、短いナイフと長いナイフの使用である。長いナイフは押出品を部 分的に切断し、次のセットが押出ダイから出てくる押出品を切断する。部分的切 断を用いることによって、押出品は立体的となる。これは消費者の興味をそそる ものである。そのような方法の別のバリエーションとしては、カッター部分を固 定し、押出ダイを回転させて、押出品を様々な長さに切断するものがある。この 切断技術によって立体の花びらをもったバラのような形に切断することができる 。大方、上記処理が最もよく処理する生成物は、押出成形機内及び押出ダイを出 ていくことによって水蒸気が圧力を発してできる泡の固形マトリックス内で圧力 下の水蒸気を活用したものであり、押出ダイを押出されて出て行くときに内部で 膨張をおこすものである。 上記方法はいずれも、押出品が切断されたり、押出ダイのパラメーターを出て 行く時点で大気中に押出品が導入されるような押出ダイに着目してはいない。こ の時、押出品、より具体的には、高温高圧（２２５〜３８５°Ｆ[１０７．２２ 〜１９６．１１℃]、圧力１５０〜１３００psi）で押し出される、セルロース類 、タンパク質類、糖類、デンプン類、ヒドロコロイド類といった有機ポリマーで 作られた押出品は激しい反応と変質を受ける。一方で、有機ポリマーのマトリッ クス内の気体媒体は、液体から気体に変わり、膨張するという相変化を経る。同 時に、押出品の温度によっては、押出品の表面からの蒸発や押出品の内部からの 漏れによって気体の一部が逃げる。気体物質の蒸発は、多くの場合は水であるが 、微粒子を冷却する傾向にある。それによって微粒子の温度は下がる。こうして 固形飼料は膨張し、冷却し、押出品の温度はもはや液体を気体として維持するた めに必要なエネルギーを提供できず、泡の表面に沿って並ぶポリマーの力に十分 に打ち勝てなくなる。多くの例においては、圧力の放散によって膨張がおこる有 機ポリマー類中、例えば、炭水化物類、デンプン類、タンパク質類またはヒドロ コロイド類中においては、一定量の内部気体と押出ダイ外部の媒体が交換する。 また、溶融した押出媒体の冷却及び粘弾性によって、一定量の膨張した押出品が 破壊する。 本発明の主な利点は、他のどんな方法によってもできなかった方法と程度で、 一定量の脂肪分を調理前の押出品に添加する必要があるペットフード産業や飼料 産業におけるニーズを満たすことである。押出し後に、オイル類や脂肪類を噴霧 する方法を採用していた従来の方法では、脂肪含有量は最高３０％であった。ミ ルクの生産性を高めるためにホルモン類を使い、家畜に、高タンパク、高脂肪を 含有した飼料を与えなければならない乳製品市場の要件を満足させる飼料の需要 、並びに高脂肪、高炭水化物の飼料を必要とする市場、特にペットフード産業に おける需要を受けて、本発明は、押出品の脂肪含有量を最高で９０％にすること を可能とすることでこれらの需要に応えてきた。 発明の要旨 本発明は、高温下で押出品内の水蒸気と押出ダイ外部の脂肪とを交換する方法 であって、今日のペットフード産業の需要を満たすのに必要な成分的要件を満足 させることができる方法に関する。更に、本発明は、押出成形時、押出品を乾燥 させることができる方法てあって、水蒸気が入れ換わる乾燥工程中での固形飼料 の温度を利用、維持する方法に関する。この方法はまた、食品ポリマーのマトリ ックスの表面及び内部のミクロの気体泡を油または脂肪で満たされた泡と置換す ることを達成してもいる。これは、高温でまだ構造が整っていないときのマトリ ックスが多孔性をもっているために生じるものである。この方法は、ポリマーが 作られ、またはポリマーの全成分が処理及び結晶化される前に高温のオイル媒体 中でポリマーを膨張させ、押出品を切断、冷却し、その後でフライにする方法と は異なる。 従って、本発明の方法は、オイルが添加されている固形飼料の製造方法であっ て、 （ａ）食物栄養組成物を押し出し、押出ダイ部から出てくる押出品として形成 する工程と、 （ｂ）前記押出品を、切断手段と移送手段とを含む、押出品とは不溶性を示す 加熱されたオイル媒体で満たされた室に導入する工程であって、前記押出品はオ イルが添加され、固形飼料に切断され、乾燥され、仕上げとして移送手段によっ てオイル媒体から分離される工程とを含む方法である。 好ましく膨張した、即ち、脂肪分に富んだ、乾燥した固形飼料はペットフード 産業、例えば、動物用飼料に使用される。本発明の主な特徴を以下に述べる。（ １）カッター室及びメカニズムの設計。このメカニズムによって押出品は媒体で 満たされた室に導入される。そして、この媒体は押出品を加熱するために特定の 膨張率を提供し、また同時に回転タイプのナイフカッターで切断するよう温度調 整されている；（２）室は加熱された油もしくは同様の媒体（例えば、グリセロ ール類、低融点ポリマー類、その他の下記に定義している低融点有機物質類）で 満たされており、その中では押出品は不溶解牲を示し、また、押出ダイを出た後 さらに、押出品を冷却したり、加熱したりするために媒体の温度を利用している ；（３）押出品を固形飼料化し、押出ダイ組立品から分離させる切断メカニズム を持つ；（４）切断された押出品は、媒体の動きやポンプ運動を利用して押出ダ イから移送される；（５）その後、媒体が、押出品及び篩様のメカニズムによる 細粒から分離され、それによって固形飼料から過剰物が消耗され、オイル媒体を 加熱または冷却部に戻して再利用することによって液体オイルが除去される。そ こでは媒体は好ましい温度とされ、押出ダイとカッター部分の外部の空洞に注入 される；（６）押出品のマトリックス内の気体温度より媒体温度を高くしたり、 低くしたりすることができる；（７）高温の媒体が生成物の乾燥に利用できる、 といった特徴がある。 簡単な図の説明 図１は、本発明の方法の代表的な例であり、押出ダイのところで、固形飼料製 造を完結させるためのオイル媒体、切断手段、移送手段を含む室と連結している 押出成形機を示している。 好ましい実施形態の説明 図を参照しながら、本発明の方法を説明する。まず、動物用飼料に使われる成 分として公知の成分、例えば、セルロースポリマー類、タンパク質類、糖類、デ ンプン類、ヒドロコロイド類、それらのポリメリック誘導体を含有した脂肪類、 整粒類、ビタミン類、ミネラル類等の食物栄養分組成物をホッパー（１）に入れ る；原料物質はそのホッパーから、例えば、ブーラー（Buhler）調理用押出成形 機（２）といった調理用もしくは加熱用押出成形機に入れられ、高温高圧下、例 えば、温度２２５〜３８５°Ｆ（１０７．２２〜１９６．１１℃）、圧力１５０ 〜１３００psiにさらされる。食品栄養組成物の特定の成分を別個に、直接に押 出成形機に導入することもできる。押出ダイは、２０〜３６５°Ｆ（−６．６７ 〜１８５℃）の範囲の温度で冷却または加熱できる。これは最後の押出成形機の 筒も適用できる。そうすることで押出品からエネルギーが除去され、押出ダイで の押出品の温度を、２２０°Ｆ（１０４．４４℃）〜３６５°Ｆ（１８５℃）の 範囲に下げることができる。押出し中の熱及びせん断履歴によって、押出品の温 度は必ずしも押出ダイの温度と一致するとは限らない。押出品は2方向に膨張す ることができる。（１）長手方向。つまり、押出品が押出ダイ内で押出し方向に 膨張する。かつ/または、（２）放射線状。つまり押出品が押出しに沿って垂直 方向に膨張する。好ましい実施形態としては、長手方向の膨張を最低限におさえ る押型の設計が使用できる。どちらかの極端な条件下では、押出品の温度は、押 出し中の温度履歴と、機械エネルギーによって作り出されるせん断の程度によっ て決まる。従って、高温のオイル切断部での押出品の膨張率は、押出品と高温オ イル媒体の間の温度変化、差によって決まることになる。得られた押出品は、押 出ダイ（３）において、加熱されたオイル媒体中に直接導入される。（４）はオ イルカッター室と押出ダイ表面の間のシールである。オイルの温度は更に押出品 を加熱するために調節することができ、そうして、より多くのオイルを固形飼料 に注入し、また同時に後述する切断及び移送工程において押出品を乾燥させる。 その温度は押出し温度より高くなければならなず、約２２５〜４５０°Ｆ（１０ ７．２２〜２３２．２２℃）の間で、より好ましくは２７５〜３７５°Ｆ（１３ ５〜１９０．５６℃）で変化させることができる。温度レベルは媒体中に注入さ れるオイルの量によって決まるが、特殊なバッチ処理工程で製造される固形飼料 の規準が有用である。 同時に、切断ナイフとして図示されている切断メカニズム（５）によって押出 品はコンテナの室中に位置する切断される。その押出品は一旦切断され、押出ダ イの表面から剥がれるとその部分の外側の媒体によって自由に運ばれる。本発明 の方法は押出成形機中の切断メカニズム（シングルスクリュー、ツインスクリュ ーまたはマルチスクリュー押出し機）の一部であると考えられる。高温のオイル によって同時におこる冷却と膨張に引き続いて、相対的に冷却された固形飼料が スクリーン（６）に運ばれ、これによって過剰オイルが固形飼料から分離される 。それから、固形飼料の表面に対して送風（７）が行われ、オイルと固形飼料の 分離を高め、また必要に応じて追加乾燥がなされる。この時点で、固形飼料は、 スクーリンの振動によってスクリーンを転がり落ち、出来上がった固形飼料を包 装部分（図示されていない）まで搬送するコンベアベルト（８）上に堆積する。 固形物が、押出ダイを出て、高温オイル室（９）に入ると、水蒸気が沸騰し、水 蒸気とオイルが混合し、スクリーンの頂上にある通風孔（１０）を通って、本シ ステムから排出される。切断室内のオイルはオイル加熱メカニズム（１１）によ って加熱され、その後、輸送ポンプ（１２）によって高温オイル室へ送られる。 本発明の方法で使われるオイルは押出品とは不溶性を示すものである。そのオ イルは脂肪類として定義され、グリセロールまたは脂肪酸（類）のグリセロール エステルを含む。脂肪類は通常植物及び動物由来の物質である。本発明の方法に 有用な脂肪類としては、例えば植物性油のような液体状、または使用温度で液体 状のものが好ましい。 グリセロールエステルは、主としてトリグリセドタイプである。植物性油脂類 もまたいくらかのジグリセド類さらにはモノグリセド類を含むことができる。脂 肪類や植物性油の脂肪酸成分は炭素数約８〜２２の範囲、特に、炭素数１２〜１ ８の範囲の脂肪酸を含む。脂肪酸含有物のほとんどは線形飽和アルカノン酸であ るが、脂肪酸含有物のいくらかはオレイン酸やリノール酸等のように不飽和であ ってもよい。本発明で使用される油脂類の好ましい例としては、大豆油及び綿実 種子油の混合物を含む流動体フレーク状の植物性部分硬化油、パームカーネル油 及びココナッツ油の混合物を含む液体状の植物性部分硬化油、液体で可塑性の非 植物性部分硬化ココナッツ油、パームカーネルと綿実種子とレシチンの混合物を 含む流動体フレーク状の植物性部分硬化油、綿実種硬化油、パーム硬化油、大豆 硬化油、菜種油と綿実種子油と大豆油の混合物を含む液体状の植物性硬化油、大 豆油と綿実種子油と水の混合物、塩、脱脂乳、レシチン、モノグリセド類及びジ グリセド類、安息香酸ナトリウム、人工着色料、人工調味料、ビタミンＡ、パル ミテート、大豆油、コーン油、ココナッツ油、モノグリセド類及びジグリセド 類、エトキシ化されたモノグリセド類及びジグリセド類、脂肪酸類のポリグリセ ロールエステル、脂肪酸としてのポリグリセロールを含むペースト状もしくはマ ーガリン状の植物性部分硬化油があげられる。 本発明の押出品は、上述の如く押し出された食品栄養組成物であり、オイルを 添加する前のペットフードに使用される調理法によって得られる。その成分は好 ましくは、セルロース、セルロースエーテル類、例えば、ヒドロキシメチルセル ロース等のヒドロキシアルキルセルロース類などのセルロースポリマー類の混合 物、酵母エキス、ミルク固形物等のタンパク質類、サッカロース、グルコース、 フルクトース等の糖類、コーン、ポテト等のデンプン類、ヒドロコロイド類、小 麦、オート麦、コーン等の整粒類、植物や動物由来の固形油脂、例えば、牛脂、 ラード、バター、マーガリンその他のショートニング類や、下記に述べる液体状 物である。脂肪類には、脂肪酸類のポリグリセロールエステル類や脂肪酸類とし てのポリグリセロール等の有機ポリマーも含まれる。 下記は、トウモロコシ粉と水で作られた押出品の、混合物が２９５°Ｆ（１４ ６．１１℃）で押出ダイを押し出されるときのオイル媒体の温度を様々に変えた ときの膨張率の効果を説明したものである。結果を表１に示す。これは基本的に 高温オイル内のエネルギーの量と、押出し中に生じるオイル・水蒸気の変換の程 度、さらには押出品内に残る気体物質の量の影響を受けている。膨張率は最終的 にフライにされた押出品の断面の直径を押出ダイの開口部の大きさの断面の直径 で割った値と等しい。容積密度は、１立方フィートあたりの最終生成物の重量に 等しい。 上記結果は、押出品の断面の大きさや押出品と媒体との間の加熱変換用の取り 換えられたオイルの近似値を変えることによって、概算された値であり、すべて の条件における絶対値であると考えてはならない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．オイルが注入されている固形飼料の製造方法であって、 （ａ）食物栄養組成物を押し出し、押出ダイ部から出てくる押出品として形 成する工程と、 （ｂ）前記押出品を、切断手段と移送手段とを含み、押出品とは不溶性を示 す加熱されたオイル媒体で満たされた室に導入する工程であって、前記押出品は オイルが注入され、固形飼料に切断され、乾燥され、仕上げとして移送手段によ ってオイル媒体から分離される工程、 とを含む方法。 ２．前記固形飼料が動物用飼料として使用される請求項１に記載の方法。 ３．前記オイル媒体の温度が約２２５〜４５０°Ｆ（１０７．２２〜２３２．２ ２℃）である請求項１に記載の方法。 ４．前記食物栄養組成物が約２２５〜３８５°Ｆ（１０７．２２〜１９６．１１ ℃）の温度、約１５０〜１３００psiの圧力で押し出される請求項１に記載の方 法。 ５．押出ダイ部から出てくる押出品が、約２０〜３６５°Ｆ（−６．６７〜１８ ５℃）の温度で冷却または加熱することができる請求項１に記載の方法。