KR20000049143A - 고단백 고지방의 압출 침강 수중 사료 - Google Patents

고단백 고지방의 압출 침강 수중 사료 Download PDF

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웬저라봉지.
호크바비더블유.
오스터하우스엘머제이.
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Abstract

본 발명은 고단백 출발물질을 사전처리시킨 다음 압출기(14)를 통해 통과시키고 최종 압출물의 고밀도화를 위해 압출기 통(36)내부에 다이(40)의 상류에 감압 구역을 형성시킴으로써, 고단백 고지방의 침강 수중 사료와 같은 압출물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 제조 공정에서 출발 혼합물에 어떠한 원하는 지점에서도 지방을 가할 수 있으며, 또한/또는 최종 압출물에 표면 코팅재로서 가할 수도 있다. 바람직하게, 본 제조방법은 체적 밀도와 같은 압출물의 밀도치를 측정하고, 이러한 측정에 따라서 통 내의 감압 상태의 정도를 조절하는 단계를 포함하는 단계를 추가로 포함한다.

Description

고단백 고지방의 압출 침강 수중 사료{HIGH PROTEIN, HIGH FAT EXTRUDED SINKING AQUATIC FEED}
본 발명은 어류 양식을 효율적으로 하기 위한 양식장에 유용한 고단백 고지방의 침강 수중 사료(sinking aquatic feed)의 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 단백질함유 출발 혼합물을 사전처리한 다음, 최종 압출물의 고밀화를 위해서 압출기 통의 길이를 따라 감압 구역으로 압출시킴으로써 이루어지는 제조방법으로서, 최종 제품의 총 지방 함량이 약 10 ∼ 40중량%가 되도록 출발물질 또는 압출물에 지방을 첨가하는 단계를 또한 포함하는 제조방법에 관한 것이다.
종래의 기술
양식장은 특히 어류 및 어류 제품에 대한 소비자 수요가 증가함에 따라 점차적으로 주요 산업으로 되어가고 있다. 그러나 예를 들어, 연어의 경우, 제한된 해수 양어지에서 양식해야 하고 양식을 최대화시키기 위한 특별식을 공급해야 할 필요가 있다. 연어용 사료는 가장 효율적인 양식을 위해 매우 고함량의 지방을 함유해야 한다고 알려져 있다. 이와 동시에, 효과적인 사료는 물에 가라앉도록 비중이 1보다 커야하며, 적절한 강도와 연어가 그 사료를 먹게끔 유도할 만한 기타 다른 특성을 가져야 한다.
과거에는 연어 양식장에 고함량의 단백질과 기름을 함유하는 비교적 큰 압출 페리트를 사용하여 왔다. 그러나, 이러한 펠리트는 저용량의 소규모 장치 및 제품 값이 매우 비싸게 만드는 기술에 의해 제조되어 왔다. 따라서 사료의 비용을 감축시켜 주는 고용량으로 수행되며, 변함없는 사료 특성을 제공할 수 있는 고단백 고지방의 침강 수중 사료를 제조하기 위한 보다 효과적인 제조방법이 요구되고 있다.
첨부 도면은 본 발명의 사료의 제조에 사용되는 바람직한 압출 시스템의 개략도이다.
바람직한 실시에 대한 설명
일반적으로, 본 발명을 실시하는데 사용되는 바람직한 장치(첨부 도면을 참조)는 크게 사전처리기(12)와, 통-중앙식 배기구/진공 장치(16)가 장착된 5-헤드 압출기(14)를 구비하는 압출 시스템(10)을 포함한다. 바람직하게, 전체 압출 시스템(10)에는 밀도 밸브 측정 장치(18)와 마이크로프로세서 콘트롤러(20)가 실시하기 쉽게 연결되어 있으며, 이 콘트롤러를 작동시키는 모터(22)가 진공 펌프(24)와 차례로 연결되어 있다. 도시한 바와 같이, 진공 펌프(42)는 상기 장치(16)에 실시하기 쉽게 연결되어 있다.
보다 상세히 설명하면, 사전처리기(12)는 본 명세서에서 참고 문헌으로 소개하는 미국 특허 제 4,752,139호에 기재된 종류의 Wenger DDC 사전처리기(Wenger사, Sabeta, KS)이다. 사전처리기(12)의 설치 목적은 당해 분야에 잘 알려져 있는 바와 같이, 출발물질인 건조 성분을 어느 수준까지 보습시키고 조리화하기 위한 것이다. 또한 바람직한 형태에 있어서, 사전처리기에 어유를 가하고 물 및 스트림과 함께 건조성분과 혼합시킬 수 있다. 도시한 바와 같이, 사전처리기의 출구는 바로 압출기(14)의 입구가 된다.
도시한 형태에 있어서, 압출기(14)는 Wenger TX85 트윈 스크루 압출기로서, 가늘고 긴 관모양 통(36)을 경계짓는 총 5개의 상호연결된 관모양 헤드(26∼34)가 구비되어 있으며, 이 통(36)내부에는 1쌍의 서로 맞물려져 축방향으로 회전하는 파워 플라이트 스크루(도시 생략)가 갖추어져 있다. 이 압출기는 본 명세서에서 참고문헌으로 소개하는 미국 특허 제 4,875,847호에 기재된 종류의 압출기이다. 보다 상세히 설명하면, 압출기(14)는 사전 처리기(12)의 출구와 연결이 되어있는 수직형 물질 입구(38)를 갖춘 입구 헤드(26)를 구비한다. 제 3 헤드(30)는 개구부가 있어서 상기 장치(16)를 지지해 준다. 출구 헤드(34)는 도시된 바와 같이, 다수의 구멍을 가진 다이(40)가 장착되어 있다. 이 헤드들(28∼34)은 가열 또는 냉각 매체의 순환을 위해 외부 자켓을 갖추고 있다. 또한 이 헤드들은 압출기 통 내로의 보습을 위해 및/또는 스트림의 직접 주입을 위해 투입구를 갖추고 있다.
사용시, 압출기 통(36)내부의 나선형 플라이트 스크루가 회전됨으로써, 사전처리된 물질이 입구(38)로부터 이동되어 다이(40)의 제한된 구멍을 통해 나오게 된다. 이러한 이동이 진행되는 동안, 물질은 높은 온도, 압력 및 전단하에 있게 됨으로써, 최종 제품이 원하는 수준으로 조리화되고 원하는 모양으로 형성된다. 이러한 목적을 위해, 본 압출 장치에는 일반적으로 다이 구멍으로부터 나오는 압출물을 잘게 나누기 위해 다이(40)에 인접하여 회전 나이프 구조물(도시 생략)이 또한 장착된다.
장치(16)는 압출기가 작동되고 있는 동안 압출기 통으로부터 나오는 가스를 빼내는데 적합한 배기구/진공 장치이다. 이 장치(16)에 대해서는 본 명세서에서 참고문헌으로 소개하는 미국 특허 제 4,763,569호에 상세히 기재되어 있다. 그러나 간단하게 말하자면, 장치(16)는 최하단에는 헤드(30)에 견고하게 결합되는 원주형 부(44), 상부에는 원뿔형 부(46)가 갖추어진 수직형 하우징(42)을 구비한다. 하우징(42)이 헤드(30)에 올려지면, 그 내부(48)는 압출기 통(36)의 내부와 통하게 된다. 전체 장치(16)는 또한 하우징(42)내에 수직형 내부 스크루(50)를 구비한 다. 이 스크루(50)는 플라이트 됨으로써, 고체물질이 통(36)으로부터 하우징 내부로 들어오게 되는 것을 방지할 수 있다. 스크루(50)는 모터(52)와 직각 드라이브(54)에 의해 축방향으로 회전한다. 배기관(56)은 도시된 바와 같이, 하우징(42)의 정상부를 통해 하우징의 내부와 연결되어 있다. 이 배기관(56)은 대기로 바로 배출될 수도 있고, 바람직하게는 진공 펌프(24)와 연결될 수도 있다. 후자의 경우, 모터(22)를 통해 작동된다.
밀도 측정기(18)는 종래의 형태로서, 다이(40)로부터 나온 잘게 나누어진 압출물의 체적 밀도를 연속적으로 또는 선택적으로 측정하도록 작동된다. 이렇게 하여 측정된 체적 밀도는 장치(16)를 통해 압출기 통(36)에 가해지는 진공 수준을 증가 또는 감소시키는 피드백 루프 방식에 사용될 수 있다. 즉, 체적 밀도가 너무 낮으면 진공 수준을 증가시킬 수 있고, 반대로 체적 밀도가 너무 높으면 진공 수준을 감소시킬 수 있다. 이와 관련하여, 당업자라면 콘트롤러(20)가 종래의 디자인 및 작동을 가지며, 시스템(10)의 전체 작동에 연관된 보다 더 정교하고 복잡한 마이크로프로세서 콘트롤 시스템의 일부일 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 또한, 밀도 측정기(18), 콘트롤러(20), 모터(22) 및 펌프(24)의 설치에 의해, 압출기로부터 나오는 압출물의 체적 밀도의 변화에 따라서 통(36)에 가해지는 진공 수준을 선택적으로 조절할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도시되어 있지는 않으나, 전체 시스템(10)은 또한 일반적으로 장기간 저장 및 사용을 위해 허용할만한 수준의 수분함량으로 압출물을 건조시키는데 사용되는 종래의 건조기를 구비할 수 있다. 좋은 효과를 얻기 위해서는 멀티플-패스 Wenger 건조기를 사용할 수 있다. 또한 압출물을 액체 지방으로 외부 코팅시키기 위한 코팅기를 구비할 수도 있다.
다음의 실시예는 본 발명에 따르는 바람직한 제조방법을 설명한 것이다. 본 실시예는 단지 설명을 위한 것으로서, 본 발명의 전체 범위에 제한을 가하는 것은 아니다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해소시키며, 큰 직경의 고단백 고지방의 침강 수중 사료의 효과적이고 생산성 높은 제조방법을 제공한다. 대체로 말하면, 본 방법에 따르면, 첫째로 출발 혼합물은 15∼55중량%의 단백질(보다 바람직하게는 약 25∼45중량%의 단백질)과 적어도 약 1중량%의 전분(가장 바람직하게는 약 7∼15중량%의 전분)을 함유한다. 이 출발 혼합물에 우선 수분을 가한 다음, 이 혼합물을 높은 온도 및 교반하에 유지시킴으로써 사전처리시킨다. 그 다음, 이 사전처리된 출발 혼합물을, 축방향으로 회전가능하며 가늘고 긴 형태의 플라이트 스크루를 갖춘 가늘고 긴 통 및 말단 압출 다이를 구비한 압출기에 넣어 통과시킨다. 이러한 처리는 1 보다 큰 비중을 가지는 자립성 압출물을 형성시킨다. 사전처리된 출발 혼합물을 압출기에 통과시키는 동안, 이 사전처리된 출발 혼합물을 고밀도화시키기 위해 다이의 통 상류 내에 감압 상태가 이루어지게 한다. 전체적인 제조방법은 최종 제품의 지방 함량이 약 10∼40중량%가 되도록 출발 혼합물 및/또는 최종 압출물에 지방을 가하는 단계를 또한 포함한다. 따라서, 초기 출발 혼합물에 또는 사전처리되는 동안이나 압출기 통에 넣어 통과시키는 동안, 액체 지방을 첨가할 수도 있고, 압출 다이를 통과한 후의 압출물에 지방을 바로 가할 수도 있다.
특히 바람직한 형태에 있어서, 본 제조방법은 압출기로부터 나온 압출물의 밀도치를 측정하고, 이러한 측정에 따라서 압출기 통 내의 감압 상태의 정도를 조절하는 단계를 포함한다. 일반적으로 압출물의 체적 밀도가 측정되며, 이러한 데이터는 압출기 통 내의 압력 상태를 조절하는 가이드로서 사용된다.
사전처리단계에서, 출발 혼합물은 약 75∼98℃(보다 바람직하게는 약 90∼97℃)에서 약 150∼200초(보다 바람직하게는 약 170∼190초)동안 유지시킨다. 사전처리의 목적은 출발물질이 압출기 통으로 투입되기 전에 우선 보습화시키고, 부분적으로 조리화하기 위한 것이다. 바람직한 경우, 사전처리기를 통과한 물질은 수분 함량이 약 20∼60중량%, 보다 바람직하게는 약 21∼23중량%이다.
압출기 내에서, 사전처리된 출발물질은 높은 온도, 압력 및 전단의 상태하에 유지된다. 일반적으로, 통 내의 온도 상태는 약 50∼95℃, 보다 바람직하게는 약 65∼80℉의 최대 온도를 달성하게 되는 수준이다. 일반적인 최대 압력 상태는 약 100∼500psi, 보다 바람직하게는 약 150∼300psi 수준이다. 압출기 통 내의 바람직한 온도 상태는 사전처리된 출발물질이 감압 구역에 도달되기 바로 전에 최대 온도까지 가열되는 것이다. 그 다음, 출발물질의 온도는 일반적으로 감소되며, 감압 구역으로부터 통 하류의 구역은 이 출발물질이 최종 압출 이전에 압축되는 형성 구역이다.
일반적으로, 압출기 통의 감압 구역은 부분 진공을 생기게 함으로써 형성된다. 전형적으로, 이러한 부분 진공은 약 2∼15 in.H2O, 보다 바람직하게는 약 7∼13 in.H2O 수준이다.
압출이 끝나면, 압출물은 멀티플-패스 드라이어/쿨러와 같은 종래의 어떠한 수단에 의해서도 건조될 수 있다. 압출 다이로부터 나온 압출물의 수분 함량은 일반적으로 약 25∼32중량%, 보다 바람직하게는 약 27∼29중량%이다.
앞서 기술한 바와 같이, 본 발명의 제조방법은 압출기로부터 나온 압출물의 밀도치를 측정하고, 이러한 측정에 따라 압출기 통 내의 감압 상태의 정도를 조절하는 단계를 포함한다. 이 기술은 고단백 고지방 압출물의 제조에만 국한되는 것은 아니지만, 밀도 조절이 중요한 요인으로 고려되는 다양한 압출 기술에서 우수한 결과를 얻기 위해서 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 면에서 볼 때, 본 발명의 특징은 압출 다이의 통 상류 내에서 길이를 따라 한 구역에서 감압 상태를 이루게 하면서 압출기와 압출 다이를 통과시킴으로써 압출되는 출발물질을 제공하는 것이다. 압출물의 밀도치(바람직하게는 체적 밀도)는 통 구역내의 감압 상태를 조절하기 위한 가이드로서 사용된다.
다양한 종류의 침강 수중 사료 펠리트를 제조하기 위해서 다수의 압출 테스트를 수행하였다.
다음의 표 1a, 표 1b 및 표 1c는 본 실시예의 테스트를 수행하는데 사용된 사전처리기, 압출기 및 다이와 나이프 구성을 기재한 것이다. 모든 경우, 사용된 부분 번호는 장치의 각 부분에 대한 Wenger사의 부분 번호이다.
사전처리기 구성
왼쪽 축 오른쪽 축
수량 도 종류 위치 수량 도 종류 위치
12 75 비터 전진 12 75 비터 전진
24 90 비터 중립 48 -75 비터 후진
24 -75 비터 후진 - - - -
압출기 구성 #1
헤드 회전 요소
1.53916-001 1.53657-003 6.53624-105 F 11.53625-103 16.53657-003 21.53624-103 F 26.53626-007
2.53907-001 2.53657-003 7.53624-105 O 12.53624-101 O 17.53657-003 22.53624-105 F 27.53626-103
3.53916-001 3.53657-003 8.53624-103 F 13.53624-105+ 18.53625-O03 23.53624-105 O 28.53626-003
4.53907-001 4.53624-101 O 9.53624-101 F 14.53624-101+ 19.53625-003 24.53624-103 F 29.53626-103
5.53919-001 5.53625-103 F 10.53625-003 15.53657-003 20.53624-101 O 25.53624-101 F 30.53626-003
압출기 축:53622-003 오른쪽 축:1.43657-203:2.53657-203 31.53626-00
압출기 구성 #2
헤드 회전 요소
1.53916-001 1.53657-003 6.53624-105 F 11.53624-101+ 16.53626-103 21.53657-003 26.53625-003
2.53907-001 2.53657-003 7.53624-103 F 12.53624-105+ 17.53624-101 R 22.53657-003 27.53625-003
3.53916-001 3.53657-003 8.53624-101 F 13.53624-101+ 18.53624-103 R 23.53657-003 28.53621-005
4.53907-001 4.53624-101 O 9.53625-003 14.53624-105+ 19.53624-105 R 24.53625-003 -
5.53919-001 5.53625-103 F 10.53625-103 15.53625-003 20.53625-003 25.53625-003 -
다이 및 나이프 구성 #1
나이프 정보 다이 및 어댑터
나이프 블레이드 19430-007 1.53661-001 AD 4.74010-699 NA 7.74010-879 NA
칼날 수:1 2.74010-870 NA 5.31600-545 BT 1 삽입, 직경20mm
나이프 홀더 19462-001 3.74010-882 NA 6.74010-839 NA
다이 및 나이프 구성 #12
나이프 정보 다이 및 어댑터
나이프 블레이드 19430-007 1.53661-001 AD 4.74010-699 NA 7.74010-879 NA
칼날 수:1 2.74010-870 NA 5.31600-545 BT 1 삽입, 직경20mm
나이프 홀더 19462-001 3.74010-882 NA 6.74010-839 NA
다이 및 나이프 구성 #13
나이프 정보 다이 및 어댑터
나이프 블레이드 19430-007 1.53661-001 AD 4.74010-699 NA 7.74010-879 NA
칼날 수:6 2.74010-870 NA 5.31600-545 BT 6 삽입, 직경6mm
나이프 홀더 19462-001 3.74010-882 NA 6.74010-839 NA
다이 및 나이프 구성 #4
나이프 정보 다이 및 어댑터
나이프 블레이드 19430-007 1.53661-001 AD 4.74010-699 NA 7.74010-879 NA
칼날 수:1 2.74010-870 NA 5.31600-545 BT 1 삽입, 직경20mm
나이프 홀더 19462-015 3.74010-882 NA 6.74010-839 NA
다이 및 나이프 구성 #5
나이프 정보 다이 및 어댑터
나이프 블레이드 19430-007 1.53661-001 AD 4.74010-699 NA 7.74010-880 NA
칼날 수:1 2.74010-870 NA 5.31600-545 BT 1 삽입, 직경20mm
나이프 홀더 19462-015 3.74010-882 NA 6.74010-839 NA
다이 및 나이프 구성 #6
나이프 정보 다이 및 어댑터
나이프 블레이드 19430-007 1.53661-001 AD 4.74010-699 NA 7.74010-752 NA
칼날 수:3 2.74010-870 NA 5.31600-545 BT 5 삽입, 직경 6mm
나이프 홀더 19462-015 3.74010-882 NA 6.65421-001 BH
다이 및 나이프 구성 #7
나이프 정보 다이 및 어댑터
나이프 블레이드 19430-007 1.53660-001 AD 4.74010-803 NA 7. -
칼날 수:1 2.27361-625 BH 5. - 10 삽입, 직경 6mm
나이프 홀더 19462-001 3. - 6. -
5.53919-001 5.53625-103 F 5.53625-103 15.53625-003 20.53625-003 25.53625-003 -
압출기 축:53622-003 오른쪽 축:1.53657-203:3.53657-203
첫 번째 일련의 6회 압출 테스트에 있어서, 3개의 별도의 출발 건조 성분 레시피를 사용하였다. 이 레시피는 표 2에 기재하였다.
성분(중량%) 레시피 #1 레시피 #2 레시피 #3
어분 62.56 72.31 68.07
밀가루 12.03 - 10.00
타피오카 전분(사전조리) 14.81 16.55 10.87
옥수수 글루텐 밀 5.00 5.00 5.00
미량 성분 5.60 6.14 5.96
총계 100 100 100
다음의 표 3은 사용된 장치 및 레시피 뿐만 아니라, #1∼6회의 기록된 사전처리, 압출 및 최종 제품에 대한 정보를 기재한 것이다. 표 3에서, "CW"는 냉각을 위해 압출기 통 헤드의 자켓을 통해 차가운 물이 순환되었다는 것을 의미하는 것이고, 통-중앙식 진공 데이터는 앞서 기술한 장치(16)를 통해 유도되는 진공 수준을 의미하는 것이다. 또한 사전처리 단계 중에, 출발물질에 어유(정어리 기름)를 기재한 비율로 가하였다. #1∼3회 및 6회에서, 총 어유량 모두를 사전처리기에 가하였으며 이것을 "내부"라고 하였다. #4 및 5회에서, 총 어유량 중 일부는 내부 어유로서 사전처리기에 가하고, 나머지 양은 펠리트를 건조시킨 후 외부에 가하였다.
#1 회 #2 회 #3 회 #4 회 #5 회 #6 회
건조 레시피 정보
건조 레시피 수분 %wb 7.19 7.19 7.19 7.19 7.19 7.19
건조 레시피 비율 kg/hr 950 610 700 650 650 650
사료 스크루 속도 rpm 66 39 - 41 44 69
사전처리 정보
사전처리기 속도 rpm 250 250 250 250 250 250
사전처리기에 대한 증기 유량 kg/hr 85 55 70 84 84 133
사전처리기에 대한 물 유량 kg/hr 162 104 119 117 117 117
사전처리기 어유 비율 kg/hr 167 107 123 114 60 167
사전처리기 방출 온도 ℃ 83 81 - 94 92 97
압출기에 유입되는 수분 %wb 21.21 20.98 21.17 24.10 21.09 20.69
압출 정보
압출기 축 속도 rpm 404 404 404 404 404 404
압출기 모터 하중 % 36 33 0 32 35 32
압출기에 대한 물 유량(통 투입) kg/hr 95 55 56 78 78 57
압출기에 대한 증기 유량(통 투입) kg/hr 0 0 49 32 31 76
조절/온도 제 1 헤드 ℃ CW/59 CW/56 CW/56 CW/64 CW/61 CW/66
조절/온도 제 2 헤드 ℃ CW/43 CW/41 CW/41 CW/58 CW/51 CW/59
조절/온도 제 3 헤드 ℃ CW/49 CW/47 CW/47 CW/49 CW/47 CW/50
조절/온도 제 4 헤드 ℃ CW/82 CW/73 CW/73 CW/74 CW/82 CW/82
조절/온도 제 5 헤드 ℃ CW/73 CW/70 CW/70 CW/68 CW/68 CW/73
통-중앙 진공 in.Hg - - - 11 11 10
제 5 헤드/압력 kPa 1520 1380 - 1030 1380 1720
나이프 작동 속도 rpm 1455 1748 - 1065 837 -
최종 제품 정보
압출기 방출 수분 %wb 26.58 26.11 26.74 28.83 31.87 25.16
압출기 방출 비율 kg/hr - - - 1034 1006 1554
압출기 방출 밀도 kg/m3 593 - 641 655 641 593
압출기 성능 안정 안정 안정 안정 안정 안정
관련 정보
레시피 번호 1 1 2 3 3 1
압출기 구성 1 1 2 2 2 2
다이 및 나이프 구성 2 1 1 3 3 2
또한 일련의 다른 레시피 및 조건을 사용하여 두 번째 일련의 압출기 테스트를 수행하였다. 기본 포뮬라 A 또는 B에 사용된 각각의 레시피를 표 5에 기재하였다(기본 포뮬라는 표 4, 완전한 레시피(No.4∼23)는 표5).
성분(중량%) 포뮬라 A 포뮬라 B
어분 76.47 83.30
밀가루 14.71 -
비타민/영양소 혼합물 2.94 3.37
타피오카 전분(사전조리) 5.88 13.33
총계 100 100
성분(중량%)
레시피 # 포뮬라 A 포뮬라 B 밀가루 옥수수 글루텐 재가공1 타피오카 전분(사전조리) 미량 성분
4 - 81.73 9.97 5.00 - - 3.30
5 - 81.42 5.00 5.00 5.00 - 3.59
6 - 76.39 5.00 5.00 10.00 - 3.61
7 - 79.70 - 5.00 5.00 7.00 3.30
8 - 79.70 - 5.00 5.00 7.00 3.30
9 - 76.73 - 5.00 10.00 6.98 1.30
10 82.67 - - 5.01 5.01 5.01 1.20
11 84.68 - - 5.00 5.00 5.00 0.31
12 79.27 - 10.21 5.01 51.0 - 0.30
13 81.73 - 7.43 5.26 5.26 - 0.32
14 83.72 - - 5.39 5.26 - 0.32
15 84.68 - - 5.00 5.00 5.00 0.31
16 84.68 - 5.00 5.00 5.00 - 0.31
17 88.74 - 1.01 4.97 4.97 - 0.30
18 - 82.87 - 5.02 5.02 7.00 0.08
19 - 87.90 - 4.99 4.99 2.00 0.11
20 - 84.90 - 5.00 5.00 5.00 0.10
21 - 89.95 - 4.97 4.97 - 0.10
21 85.90 - - 5.00 5.00 - 4.10
23 - 84.88 - 5.01 5.01 5.01 0.10
사용된 장치, 기록된 압출 조건, 및 제품 특성은 표 6a 내지 표 6d에 기재되어 있다. #7 및 17회에서, 총 어유량의 일부는 펠리트를 건조시킨 후 외부에 가하였고, 나머지 다른 회에서는 총 어유량 모두를 사전처리기에 가하였다. #8 및 17회에서는 각 테스트의 일부를 진공하에 수행하지 않고 대기로 배출시켰다. 진공처리되지 않고 제조된 제품은 바람직하지 못하였다.
#7회 #8회 #9회 #10회 #11회 #12회 #13회 #14회 #15회 #16회 #17회 #18회
건조 레시피 정보
건조레시피 밀도 kg/m3 481 481 481 481 481 481 481 481 481 481 481 481
건조 레시피 비율 kg/hr 700 700 700 700 700 700 700 700 700 950 950 950
사료 스크루 속도 rpm 45 46 45 44 42 43 42 41 42 62 57 64
사전처리 정보
사전처리기 속도 rpm 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250
사전 처리기에 대한 증기 유량 kg/hr 77 77 77 77 77 70 70 70 70 123 123 85
사전처리기에 대한 물 유량 kg/hr 91 95 98 105 112 112 112 98 98 143 143 142
사전처리기 어유 비율 kg/hr 190 233 154 154 175 125 116 116 168 90 90 90
사전처리기 방출 온도 ℃ 91 89 86 86 83 94 96 95 - 90 90 82
압출기에 투입되는 수분 %wb 20.12 - 19.96 21.68 21.01 21.06 20.53 20.14 19.88 19.08 - 20.65
압출 정보
압출기 축 속도 rpm 434 434 430 430 434 432 431 432 428 425 425 405
압출기 모터 하중 % 30 30 31 31 31 31 31 33 31 32 35 36
압출기에 대한 물 유량(통 투입) kg/hr 32 49 56 49 51 49 49 35 35 47 68 57
압출기에 대한 증기 유량(통 투입) kg/hr 91 95 72 78 74 63 65 63 61 85 25 34
조절/온도 제1 헤드 ℃ CW/69 CW/63 CW/63 CW/63 CW/60 CW/61 CW/60 CW/60 CW/61 CW/63 CW/65 CW/55
조절/온도 제2 헤드 ℃ CW/55 CW/57 CW/56 CW/55 CW/55 CW/52 CW/51 CW/55 CW/53 CW/57 CW/54 CW/50
조절/온도 제3 헤드 ℃ CW/62 CW/66 CW/51 CW/51 CW/84 CW/48 CW/45 CW/47 CW/48 CW/52 CW/54 CW/54
조절/온도 제4 헤드 ℃ CW/92 CW/69 CW/65 CW/69 CW/71 CW/69 CW/68 CW/72 CW/69 CW/96 CW/92 CW/76
조절/온도 제5 헤드 ℃ CW/69 CW/56 CW/62 CW/63 CW/63 CW/64 CW/66 CW/70 CW/67 CW/71 CW/71 CW/65
통-중앙 진공 in.Hg 8 10 - 10 11 11 12 12 12 9 10 11
제5 헤드/압력 kPa 860 - - 340 340 340 690 520 340 1380 130 1900
다이 압력 psi 428 - - 345 379 379 379 413 551 413 413 345
나이프 작동 속도 rpm 1293 1293 1585 - 1455 - 1357 1390 1422 1065 1065 1130
최종 제품 정보
압출기 방출 수분 %wb 26.02 - 25.10 26.87 24.84 25.03 28.39 27.24 24.50 26.86 27.42 28.84
압출기 방출 비율 kg/hr 853 - - - 1000 - - - - 1336 - -
압출기 방출 밀도 kg/m3 577 609 577 657 689 689 689 689 689 673 689 689
건조기 방출 수분 %wb - - - - 15.07 14.03 15.31 13.78 12.42 14.90 16.58 17.62
건조기 방출 밀도 kg/m3 577 609 577 561 577 577 609 593 593 509 625 641
방출기 성능 안정 안정 안정 안정 안정 안정 안정 안정 안정 안정 안정 안정
관련 정보
레시피 번호 4 4 5 6 7 8 8 9 9 10 11 12
압출기 구성 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
다이 및 나이프 구성 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5
#19회 #20회 #21회 #22회 #23회 #24회 #25회 #26회 #27회 #28회 #29회 #30회
건조 레시피 정보
건조 레시피 밀도 kg/m3 481 481 - 481 481 481 481 481 481 481 481 481
건조 레시피 비율 kg/hr 950 950 700 700 700 600 600 600 600 700 700 700
사료 스크루속도 rpm 61 56 42 41 44 38 36 36 37 41 40 45
사전처리 정보
사전처리기 속도 rpm 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250
사전처리기에 대한 증기 유량 kg/hr 85 85 63 64 66 54 48 48 41 84 84 77
사전처리기에 대한 물 유량 kg/hr 142 143 105 105 105 90 90 102 108 105 105 91
사전처리기 어유 비율 kg/hr 91 90 66 66 16 144 144 144 145 113 113 168
사전처리기 방출 온도 ℃ 98 90 91 92 94 80 83 86 83 86 94 95
압출기에 투입되는 수분 %wb 21.93 22.87 21.41 21.54 20.70 - - 22.27 - 21.71 20.51 -
압출 정보
압출기 축 속도 rpm 406 400 400 401 400 377 377 380 376 450 451 430
압출기 모터 하중 % 36 35 32 32 33 33 34 33 33 31 29 32
압출기에 대한 물 유량(통 투입) kg/hr 57 57 42 42 42 45 48 90 96 84 91 32
압출기에 대한 증기 유량(통 투입) kg/hr 24 24 21 21 21 0 0 0 0 77 77 77
조절/온도 제1 헤드 ℃ CW/45 CW/60 CW57/ CW/60 CW/60 CW/55 CW/55 CW/58 CW/58 CW/61 CW/61 CW/66
조절/온도 제2 헤드 ℃ CW/50 CW/50 CW/52 CW/51 CW/51 CW/48 CW/46 CW/45 CW/45 CW/53 CW/53 CW/62
조절/온도 제3 헤드 ℃ CW/55 CW/56 CW/55 CW/56 CW/55 CW/45 CW/43 CW/44 CW/45 CW/46 CW/52 CW/51
조절/온도 제4 헤드 ℃ CW/50 CW/78 CW/73 CW/70 CW/69 CW/71 CW/66 CW/69 CW/69 CW/69 CW/95 CW/75
조절/온도 제5 헤드 ℃ CW/40 CW/68 CW/66 CW/67 CW/68 CW/56 CW/56 CW/57 CW/56 CW/64 CW/64 CW/65
통-중앙 진공 in.Hg 11 11 11 11 11 10.5 12 12 15 11 10
제5 헤드/압력 kPa 1900 1790 1720 1580 1720 1380 1030 860 690 690 620 1210
다이 압력 psi 449 427 517 517 482 620 689 551 551 551 - 413
나이프 작동속도 rpm 1130 1130 1748 1650 1650 - 545 675 935 1000 1552 1357
#19회 #20회 #21회 #22회 #23회 #24회 #25회 #26회 #27회 #28회 #29회 #30회
최종 제품 정보
압출기 방출 수분 %wb 27.31 27.25 27.52 27.49 26.24 - 26.43 28.56 - 30/97 31.58 -
압출기 방출 비율 kg/hr 1298 - 983 - - - - - - - - -
압출기 방출 밀도 kg/m3 689 689 689 389 389 - 783 753 753 - 721 689
건조기 방출 수분 %wb 17.44 18.77 10.17 10.24 - 15.20 12.37 15.26 - 15.34 11.89 12.37
건조기 방출 밀도 kg/m3 673 657 593 561 561 625 577 609 593 641 577 593
압출기 성능 안정 안정 안정 안정 안정 안정 안정 안정 안정 안정 안정 안정
관련 정보
레시피 번호 13 14 15 16 17 18 20 19 21 22 22 23
압출기 구성 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
다이 및 나이프 구성 5 5 4 4 4 6 6 6 6 6 7 4
다음의 표 7a 및 표 7b는 #7∼30에서 제조된 사료 펠리트의 최종 성분 구성 및 특성을 기재한 것이다.
회
성분(중량%) 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
어분 51.50 51.50 52.74 48.95 50.06 47.10 48.56 49.74 50.06 43.20 48.72 49.78
첨가된 어유 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 25
내부 어유 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
총 어유 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 37 32
밀가루 0 0 0 9.42 9.63 16.51 14.73 9.57 9.63 11.46 10.05 0
타피오카 전분 13.3 13.3 13.5 8.86 7.49 3.62 3.73 7.76 7.49 3.32 3.74 12.73
옥수수 글루텐 밀 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.72 3.83 3.93 3.6 3.15 3.38 3.41
미량성분 4.5 4.5 3.41 3.1 2.14 2.02 1.86 1.99 2.15 1.86 2.08 1.85
수분 9.1 8.7 9.6 9.1 7.7 8.1 9.0 8.7 8.8 8.1 9.3 10.1
벌크밀도(kg/cm) 577 609 577 561 577 609 593 593 609 625 609 625
비중 - - - - - - - - - - - -
길이/직경 - - - - - - - - - - - -
회
성분(중량%) 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
어분 25.62 50.93 49.81 50.74 58.10 37.10 44.10 39.50 45.20 47.20 56.60 41.30
첨가된 어유 25 25 22 20 15 27 20 20 20 20 22 27
내부 어유 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
외부 어유 32 32 37 37 22 34 27 27 27 27 22 27
밀가루 0 0 0 9.76 0 9.45 9.45 12.1 10 10 0 10
타피오카 전분 9.78 11.55 7.97 3.89 13.25 13.6 13.6 9.9 7.9 6.5 15.8 10.5
옥수수 글루텐 밀 3.39 3.4 3.13 3.65 3.91 3.91 3.83 3.83 3.83 3.83 3.83 3.83
미량성분 2.2 2.12 2.04 4.94 2.44 1.99 1.99 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05
수분 6.5 6.4 6.5 7.8 6.17 7.5 10.7 9.9 9.6 9.6 9.6 7.8
체적밀도 641 673 657 593 561 625 577 609 641 577 609 593
비중 - - - 0.9 0.87 - - - - 1.2 1.23 -
길이/직경 - - - 7.8/6.6 8.1/6.4 - - - - 8.7/5.0 9.2/6.0 -
추가적인 2회 압출 테스트는 상술한 바와 같은 방식으로 수행하였다. 각각의 압출 공정 중에, 최종 펠리트에 미치는 영향을 알아보기 위해, 통-중앙식 진공 공급원을 끄고 수행하였다. 첫 번째 회(#31회)에서는, 이전 실시예와 같은 사전처리기 구성에 따라서 레시피 #11, 압출기 구성 #2, 및 다이와 나이프 구성 #5를 사용하였다. #31회에서는 통-중앙식 장치가 10 in.Hg의 진공에서 작동되었다. 약 5분 동안 수행하여 중간정도 진행했을 때, 진공 공급원을 끄고 급속히 통이 가열되게 하였다. 진공처리한 부분으로부터 얻어진 제품과 진공처리하지 않은 부분으로부터 얻어진 제품을 수집하여 미분(fines) 대한 분석을 하였다. 진공처리하지 않은 단계에서 얻어진 제품은 미분이 15.78중량%인 반면, 진공처리한 단계에서 얻어진 제품은 미분이 5.13중량%정도 였다.
또 다른 비교 회(#32회)에서는, 상술한 것과 같은 사전처리기 구성, 압출기 구성 #2, 및 다이와 나이프 구성 #4를 사용하였으며, 레시피 #4를 사용하였다. 공정 대부분 동안, 통-중앙식 장치는 10 in.Hg의 진공으로 유지시켰으나, 상술한 바와 같이 진공 공급원을 끈 시간은 짧은 시간이다. 이렇게 하여 진공처리하지 않은 단계에서 얻어진 제품은 미분이 91.15중량%이었으나, 진공처리한 단계에서 얻어진 제품은 미분이 19.05중량%정도 였다.
미분 측정에 사용되는 테스트 방법은 본 명세서에서 참고문헌으로 소개하는 "Feed Manufacturing Technology IV(사료 제조법 IV)"(미국 사료 산업 협회, 1994, p.122)에 기술되어 있다.

Claims (16)

  1. 고단백 고지방의 침강 수중 사료의 제조방법에 있어서,
    약 15∼55중량%의 단백질과 적어도 약 1중량%의 전분을 함유하는 출발 혼합물을 제조하는 단계,
    상기 출발 혼합물에 수분을 가한 다음, 높은 온도 및 교반하에 유지시킴으로써 상기 출발 혼합물을 사전처리시키는 단계,
    상기 사전처리된 출발 혼합물을, 축방향으로 회전가능하며 가늘고 긴 형태의 플라이트 스크루를 갖춘 가늘고 긴 통 및 말단 압출 다이를 구비한 압출기에 넣어 통과시킴으로써, 1 보다 큰 비중을 가지는 자립성 압출물을 형성시키는 단계를 포함하며,
    상기 통과 단계는 상기 통 내에서 상기 사전처리된 출발 혼합물을 고밀도화시키기 위해, 상기 다이의 상기 통 상류 내에서 길이를 따라 한 구역에서 감압 상태가 이루어지게 하는 단계를 포함하고,
    상기 전체 제조방법은 최종 압출물의 지방 함량이 약 10∼40중량%가 되도록 출발 혼합물 및/또는 압출물에 지방을 가하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압출물의 밀도치를 측정하고, 이 밀도치 측정에 따라서 상기 감압 정도를 조절하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밀도치는 체적 밀도인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 사전처리 단계 중에, 상기 출발 혼합물에 액체 지방을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 사전처리 단계 중에, 상기 혼합물을 약 75∼98℃의 온도에서 약 150∼200초 동안 유지시키는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 사전처리 단계 중에, 상기 출발 혼합물에 지방을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 압출물에 표면 코팅재로서 지방을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 압출물의 수분 함량을 약 25∼32 중량%가 되도록 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 사전처리된 혼합물이 상기 압출기를 통과하는 동안, 상기 혼합물을 높은 온도, 압력 및 전단하에 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 사전처리된 출발 혼합물은 상기 통 내에서 약 50∼95℃의 온도로 가열되며, 약 100∼500psi의 최고 온도까지 유지되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 출발 혼합물은 상기 구역에 도달되기 이전에 최고 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 구역에서 부분 진공이 이루어지는 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 부분 진공은 약 2∼15in.Hg의 수준인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 압출물을 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  15. 출발 혼합물을 제조하는 단계,
    상기 출발 혼합물을, 축방향으로 회전가능하며 가늘고 긴 형태의 플라이트 스크루를 갖춘 가늘고 긴 통 및 말단 압출 다이를 구비한 압출기에 넣어 통과시킴으로써 압출물을 형성시키는 단계로서, 상기 통과 단계는 상기 다이의 상기 통 상류 내에서 길이를 따라 한 구역에서 감압 상태가 이루어지게 하는 단계를 포함하는 단계,
    상기 압출물의 밀도치를 측정하고, 이 밀도치 측정에 따라서 상기 감압 정도를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압출 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 출발 혼합물은 상기 구역에 도달되기 이전에 최고 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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