KR100699126B1 - 사료 펠렛을 제조하기 위한 방법 및 상기 방법의 실시에사용하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사료 펠렛을 제조하기 위한 방법 및 상기 방법의 실시에 사용하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 다공성 펠렛의 제조방법을 향상시키며, 공지 기술에 비하여 다공성을 더 잘 조절할 수 있기 위한 것이다. 펠렛은 펠렛화 기계(1)로부터 대기압보다 낮은 압력으로 유지되는 펠렛 챔버(3) 안으로 나온다. 상기 펠렛은 챔버(3)로부터 통로잠금체(6)를 갖는 출구(5)를 통과한다.

Description

사료 펠렛을 제조하기 위한 방법 및 상기 방법의 실시에 사용하기 위한 장치{A Method of Manufacturing Feed Pellets and Plant for Use in the Implementation of the Method}

본 발명은 사료 펠렛을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법에 따라 수분함유 사료 펠렛이 음압(negative pressure)을 받은 다음 건조 공정을 거쳐 보다 더 다공질이고 보다 낮은 온도 부하를 갖는 펠렛을 얻게 된다.

본 발명은 또한 상기 방법의 실시에 사용하기 위한 기계 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 바람직하게는 펠렛화 기계, 펠렛을 압출하는 장치 또는 펠렛 형성용 유사 장치의 하류 부분과 연결된 펠렛 챔버로 이루어지는 것이 일반적이다.

어류 및 동물용 사료 펠렛은 다단계 공정으로 상업적 단위로 제조된다. 이들 성분은 반죽 같은 몸체와 혼합되어 고온과 고압에 의하여, 소위 압출기와 같은 장치에서 펠렛으로 형성되며, 그 다음 상기 펠렛은 건조되고 냉각된다. 일반적으로, 100 내지 140℃로 유지되는 따뜻한 펠렛의 압력이 대기압으로 낮아짐에 따라, 펠렛은 내부 압력 및 외부로 끓어나온 액체 때문에 팽창하게 된다. 이러한 팽창으로 다공성 구조의 펠렛이 생긴다.

이들 펠렛은 원하는 길이의 조각으로 잘린다. 팽창된 펠렛에 상당량 남아있는 수분은 일정한 품질을 얻기 위하여 펠렛이 건조되어야 한다는 것을 나타낸다. 이러한 건조는 여러 방법으로 실시될 수 있고 이 중 일부는 당업자에게 잘 알려져 있다.

완전히 형성된 제품의 비중 또는 다공성은 양식 어류를 위한 사료 펠렛을 포함하는 다양한 형태의 사료 제품의 품질을 위한 중요한 기준이 될 수 있다. 이들 제품의 다공성은 제품으로 흡착되는 액체 영양소를 첨가할 가능성에서 중요하고; 상기 다공성은 적절한 매질에서 부유되는 능력에도 중요하고, 바삭거림, 입속 감각 및 딱딱함과 같은 질감 기준에 중요하다. 어류 사료의 펠렛에서, 다공성은 제조공정에서 오일을 흡수하기 위한, 그리고 섭취시 물에서 부유되는 능력/부력을 위한 펠렛의 성능과 관련하여 중요하다.

기존의 제조방법은 이러한 제품이 지방을 원하는 만큼 흡착하도록 제품, 사료 물질, 사료 펠렛 등을 위한 충분한 다공성 또는 원하는 다공성을 가지도록 정확하게 조절하는 것이 어렵다.

어떤 생성물에서는 펠렛과 같은 경우 팽창을 최소화하기 위하여 생산 공정을 조절할 수 있는 것이 중요한 반면, 다른 생성물의 경우에는 그 반대가 될 수도 있다. 다른 물질 중에서 개와 고양이와 같은 애완동물용 사료 및 양식 어류를 위한 사료를 제조할 때, 목적이 연속적 가공 단계에서 가능한한 많은 지방/오일을 첨가할 수 있는 것이기 때문에 팽창/다공성 정도를 조절할 수 있는 가능성이 필수적이다. 양식 어류를 위하여, 팽창 정도를 조절하는 것은 이러한 사료가 지방/오일 흡착 후 물에 가라앉는 특정한 성향을 나타내어야만 하기 때문에 특히 중요하다.

다공성을 증가시키는 가장 일반적인 방법은 제조과정의 압출 단계에서 원료에 주어지는 에너지의 기계적 및 열적 양을 증가시키는 것이다. 초기 혼합물이 압출 후 잉여 증기를 함유할 때, 잉여의 증기는 팽창하여 다공성을 더 증가시킬 것이다. 미국특허 제5,587,193호는 압출기에 압축 기체를 공급할 수도 있다고 개시하였다. 특허공보 WO 9503711 및 WO 9816121에는 압출기 내부에 여분의 증기 및 양압을 제거함으로써 압출 단계 후 다공성을 감소하기 위한 수단이 제시되어 있다. 미국특허 제5,527,553호는 107-232℃에서 뜨거운 오일 배쓰안으로 펠렛을 직접 통과시키고, 오일 배쓰에서 원하는 길이로 자르는 방법을 개시하고 있다. 펠렛의 팽창 정도는 오일 온도를 변화시킴으로써 조절된다.

본 발명의 목적은 다공성 펠렛의 제조에 사용하기 위하여 처음으로 언급되는 종류의 장치와 방법을 제공하는 것이며, 이를 통하여 공지 기술에 의한 것보다 사료 생성물의 다공성에 대한 보다 나은 조절이 유지될 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 가공 과정동안 생성물 상에 더 낮은 온도 부하를 얻는 것이다. 공지의 방법에서는 일반적으로 팽창을 증가시키기 위하여 열과 같은 에너지의 과잉 공급이 요구되기 때문에, 일반적으로 예상되었던 것과는 반대의 효과가 본 발명에 의하여 얻어질 수 있다. 나중의 건조 공정 및 튀김(deep-frying)공정에서 음압 사용에 의하여, 통상적인 방법에 의할 때보다 생성물에 대하여 본질적으로 낮은 온도 부하가 얻어질 수 있다.

처음으로 특정된 종류의 발명에서, 상기 목적은 하기의 청구항 1의 특징부에 따라 진행되고, 그리고 청구항 9의 특징부에 개시된 특징을 나타내기 위하여 형성 된 방법의 실시를 위하여 처음으로 특정된 종류의 장치에 의하여 실현될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 펠렛을 생산하여 대기압보다 낮은 압력(감압)에 의하여 방출되거나 압출되고, 상기한 감압에 상대적으로 짧은 시간 머무른 후 건조 공정에 전달되는 방식이다.

상기 방법을 실시하기 위한 장치는 펠렛화 기계의 하류 장치에 연결된 펠렛 챔버로 이루어지고, 상기 장치는 약 100-800 밀리바 정도의 대기압보다 낮은 압력에서 유지될 수 있도록 배열된 상기 펠렛 챔버에 우수한 특징이 있다.

실제, 이 방법은 일반적으로 공지된 방식 그 자체로 펠렛을 압출함으로써 실행되지만, 감압에 의하여 작동되는 상기 펠렛 챔버 안으로 상기 펠렛을 방출하는 압출기에 중요한 차이가 있다. 이와 관련하여 감압의 사용은 냉각의 향상, 즉, 증가된 수분 증발 결합열, 사료에 작은 온도 부하를 제공할 것이다. 감압 하의 펠렛은 보통의 경우보다 더 많이 팽창할 것이고, 증가된 수분 증발은 더 다공성인 펠렛을 얻도록 해준다. 팽창은 음압(negative pressure)을 조정함으로써 조정될 수 있다. 지금까지, 실시된 시험은 낮은 압력에서 펠렛의 머무름이 단기간, 전형적인 경우 수초에서 일분 사이의 단시간이 될 수 있고, 그 다음 상기 펠렛이 건조 공정으로 전달된다는 것을 보여준다.

도 1은 펠렛을 제조하기 위한 장치에 대한 개략적인 측면도로서, 펠렛이 펠렛화 기계(1)로부터 대기압보다 더 낮은 압력으로 유지되는 펠렛 챔버(3) 안으로 나온 다음, 챔버(3)에서, 펠렛은 통로 잠금체(6)를 갖는 출구(5)를 거쳐 통과한다.

실험은 (펠렛 챔버 내) 압력이 1000 밀리바에서 200 밀리바로 감소할 때, 펠렛의 온도는 약 90℃에서 50℃로 감소한다는 것을 보여 준다. 동시에, 펠렛의 밀도(단위 부피당 중량)가 약 450 g/l에서 280 g/l로 감소함에 따라, 상기 펠렛은 음압 처리 후 더욱 다공성이 된다. 다른 실험은 200 밀리바 미만의 압력이 사료 펠렛의 다공성을 조절하는데 유리한 효과를 가진다는 것도 나타낸다.

하기 표는 본 발명에 따른 방법 및 장치의 사용에 의하여 압출된 어류 사료를 가지고 일련의 실험에서 얻어진 결과를 나타낸다. 그 결과는 펠렛 챔버 내부 압력이 1000 밀리바에서 200 밀리바로 감소될 때 팽창의 측정에 따라 벌크 밀도가 감소하고 펠렛 직경이 현저히 증가한다는 것을 나타낸다. 증발의 증가라는 결과로, 생성물의 온도는 감압에 의하여 또한 감소한다. 언급된 실험은 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니며 단지 예시적인 목적으로 이용된다.

절대 압력 (mbar)	펠렛 직경 (mm)	벌크 밀도 (g/l)	펠렛의 온도 (℃)	수분 증발 (사료의 g/kg)
1000	8.3	460	91.2	5
800	9	416	80.5	6
600	9.1	368	70.4	11
300	10	296	59.8	-
200	10.2	284	52	15

상기한 실험에서, 펠렛화 챔버에서 음압에 의하여 머무른 시간은 20초였다. 펠렛 챔버로부터 지속적으로 방출하는 실험(즉, 5초 미만으로 머뭄) 및 40초 머뭄은 상기한 바와 같이 팽창에 대하여 상응하는 결과를 나타내었다.

본 발명에 따르면, 사료 펠렛을 제조할 때 사용하기 위한 장치는 대기압보다 낮은 압력으로 유지될 수 있는 펠렛 챔버를 가지고, 그 출구가 오일 탱크 또는 건조 장치로 연결되고, 그곳으로 펠렛이 전달되고, 상기 오일 탱크 또는 건조 장치는 주변보다 더 낮은 압력을 유지할 수 있게 된다는 점에서 우수하다.

이후의 건조 공정이 대기압보다 낮은 압력에 의하여 실시되게 하는 것이 편리하다는 것이 입증되었다. 상기 방법의 이 단계는, 목표로 하는 목적을 얻기에 유리하다는 점에서는 장점을 가지지만, 만족스러운 결과를 얻기 위하여 방법을 실시하는 데 중요하지는 않다. 이러한 것은 오일로 채워진 탱크에서 감압에 의하여 실시되는 튀김 공정에도 적용되는데, 이로 인하여 튀김 공정은 상기한 이후의 건조 처리로 이루어진다. 나머지 건조 공정은 공기 중 건조와 같은 공지된 방법으로 실시될 수 있다.

또한, 본 발명은 펠렛화가 제1 감압 하에서 실시되고 이어지는 건조는 제2 감압 하에서 실시되는 방법으로 이루어진다.

상기 제1 압력 및 제2 압력은 서로 같거나 다를 수 있다.

상기한 바와 같이, 낮은 온도는 온도 민감 성분에 유리할 것이고, 펠렛이 다른 방법(예를 들면 더운 공기에 의하여 건조되는)으로 건조된 후에 오일이 첨가되든지 또는 오일이 튀김과 관련하여 첨가되든지 증가된 다공성은 오일을 흡수하는 펠렛의 능력에 바람직하다.

펠렛 챔버의 출구는 그곳에 배열된 회전할 수 있는 통로 잠금체를 가질 수 있는데, 형성된 펠렛이 음압이 얻어지는 동안 연속적으로 또는 회분식으로 나올 수 있다.

본 발명에 따라, 펠렛은 펠렛화 기계에서 생성되고, 그곳으로부터 감압에서 작동하는 상기 펠렛 챔버 안으로 전달된다. 대기압에 대한 음압의 정도는 펠렛이 원하는 정도로 팽창되게 하기 위하여 조절된다. 이것은 펠렛화동안 또는 그 전에, 공지된 방법으로 시행해야만 했던 측정보다, 팽창 및 다공성을 필수적으로 더 잘 조절하는 것으로 판명되었다. 그 원인은 펠렛화 공정의 단일 변수를 변화시키는 데 있어 좋은 결과를 위하여 매우 중요한 다른 변수들도 영향을 받게 되는 것으로 믿어진다. 이는 펠렛화 공정이 팽창을 조절하는 것(열, 수분, 및 압력)과 같은 척도에 의하여 원료의 물리적, 화학적 구조를 만들어내기 때문이다.

본 발명에 의하여 얻어지는 것과 같은 압력강하를 갖는 유리된 공기 안으로 펠렛을 제조하고 펠렛화에 의하여 압력을 증가시킴으로써 본 발명에서와 같은 효과가 얻어질 수 있다고 믿어야만 할 것이다. 그러나, 이러한 압력 증가는 이러한 효과를 갖지 않는다. 이는 팽창 및 다공성에 상당한 영향을 미치는 일 없이, 1기압(약 1000 밀리바)을 넘는, 예를 들면 압출 공정에서, 보통 압력 변화와 함께 작동될 것이다. 동물 사료 제조에 있어서, 펠렛화하기 전의 압력은 최종 생성물의 원하는 품질 및 원료 선택에 따라 15 내지 40 기압이 될 것이다. 압력은 팽창을 조정하기 위한 가장 필수적인 공정 변수는 아니다.

본 발명의 적용에 의하여 얻어지는 놀라운 효과의 설명으로서, 보다 빠른 물의 끓음과 이어지는 온도 하강이 가장 중요한 것으로 여겨진다. 온도 하강으로 펠렛 매트릭스가 세팅되고, 이로 인하여 다른 경우에 예상될 수 있는 축소 효과가 방지된다.

펠렛 챔버내 압력은 0 밀리바 내지 대기압 바로 아래까지의 압력 범위에 있을 수 있고, 전형적으로는 100 내지 800 밀리바가 될 수 있다.

본 발명의 방법에 따라, 다공질 펠렛은 그 자체가 공지된 방법으로 제조되지만, 펠렛의 새로운 특성은 대기압보다 낮은 압력에서, 전형적으로는 100 내지 800 밀리바의 범위에서 유지되는 펠렛 챔버로 방출된다는 것이다.

본 발명의 방법에 따르면, 수분은 펠렛으로부터 제거되고, 상기 기공은 연속적 가공 단계에서 지방으로 채워진다.

본 발명에 따르면, 공지된 펠렛화 장치의 출구는 여기에 배열된 펠렛 챔버를 가지는데, 이는 주변보다 낮은 압력에서 유지될 수 있고, 챔버가 감압하에서 유지되는 동안 펠렛 챔버로부터 연속적으로 또는 회분식으로 펠렛을 끌어낼 수 있게 하기 위하여 통로 잠금 개구부와 함께 제공된다.

하기에서, 예시적인 구체예에 의하여 보다 자세하게 본 발명이 설명되어질 것이며, 참조는 첨부도면에 의하여 제시되며, 첨부 도면에서 펠렛을 제조하기 위한 장치의 측면의 개요도가 단일 도면으로 도시된다.

도면에서, 도면 부호 (1)은 펠렛 챔버(3) 안으로 개방된 출구(2)를 갖는 펠렛화 기계를 나타낸다. 펠렛 챔버(3)는 여기에 배열된 제1 진공 펌프(4)를 가지고, 이는 대기압보다 낮은 제1의 원하는 값으로 펠렛 챔버(3) 안의 공기압을 유지하도록 배열된다. 하부 단부에서, 펠렛 챔버(3)는 출구(5)가 제공되고, 그 안에 펠렛이 방출되는 동안 펠렛 챔버(3)의 낮은 압력이 유지되게 하기 위하여 공지된 형태의 통로 잠금 장치(6)가 배치된다. 펠렛이 펠렛 챔버(3)의 밖으로 연속적으로 공급될 수 있도록 통로 잠금 장치(6)는 회전형이 되는 것이 좋다.

출구(5)는 도시되지 않은 오일로 부분적으로 채워진 오일 탱크(8)의 상부에 있는 입구(7)에 연결된다. 상기 오일 탱크(8)는, 펠렛 챔버(3)의 첫번째 원하는 값보다 낮고 대기압보다 낮은 두번째로 원하는 값에서 오일 탱크(8) 내부의 공기압을 유지하기 위하여 배열된 제2의 진공 펌프(9)를 가진다. 또한, 오일 탱크(8)는 펠렛의 튀김을 위하여 도시되지 않은 자동온도 조절기, 또는 교반기를 갖는 가열 장치와 함께 공지된 방법으로 제공된다.

Claims (13)

1. 사료 펠렛을 생산하고, 건조 공정을 거쳐 사료 펠렛을 제조하는 방법으로서, 상기 펠렛은 건조되기 전 생산되어 100 내지 800 밀리바 범위의 압력으로 유지되는 펠렛 챔버(3)로 방출되는 것을 특징으로 하는 사료 펠렛의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 펠렛은 수초 내지 1분 이하의 시간 동안 상기 압력하에서 유지되고, 이어지는 건조 공정이 100 내지 800 밀리바 범위의 압력 하에서 실시되는 사료 펠렛의 제조 방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제2항에 있어서, 상기 건조 공정은 튀김 처리(deep-frying treatment)로서 작용할 수 있는 오일 배쓰(8)에서 실시되는 사료 펠렛의 제조 방법.
6. 제1항, 제2항, 또는 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 펠렛은 압출에 의하여 생산되어 제1 감압으로 유지되는 펠렛 챔버(3)로 방출되고, 이어지는 건조공정은 제2 감압 하에서 실시되는 사료 펠렛의 제조 방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 어류와 동물을 위한 사료 펠렛용 압출 장비 또는 펠렛화 기계(1)를 포함하는 제1항에 따른 방법을 실시하기 위하여 사용되는 장치로서, 상기 압출 장비 또는 펠렛화 기계(1)는 펠렛 챔버(3) 안으로 개방된 출구(2)를 가지고, 상기 펠렛 챔버(3)는 100 내지 800 밀리바 범위의 압력으로 유지되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 장치는 오일을 함유하는 오일 탱크(8)를 추가로 포함하고, 상기 펠렛 챔버(3)는 튀김 용기를 구성하는 상기 오일 탱크(8)로 직접 또는 간접으로 유도하는 출구(5)를 가지고, 그리고 100 내지 800 밀리바 범위의 압력으로 유지되도록 조정되는 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 펠렛 챔버(3)와 오일 탱크(8) 사이에 잠금체(6)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 잠금체(6)가 펠렛 챔버(3)로부터 외부로 펠렛을 지속적으로 공급할 수 있도록 회전하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 펠렛 챔버(3)에는 100 내지 800 밀리바 범위의 제1의 원하는 압력값으로 펠렛 챔버(3) 내부의 기압을 유지하도록 조정되는 제1 진공 펌프(4)가 배치되고, 그리고 상기 오일 탱크(8)에는 100 내지 800 밀리바 범위의 압력으로서 상기 제1 압력값보다 낮을 수 있는 제2의 원하는 압력값으로 오일 탱크(8) 내부의 기압을 유지하도록 조정되는 제2의 진공 펌프(9)가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.

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