KR20200125708A - 고육 함량 애완동물 사료를 생산하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

고육 함량 압출 애완동물 사료 및 그 제조 방법은 이전에 탈수된 육류의 양을 포함하는 비교적 고육 함량을 사용한다. 일 구현예에서, 사료의 총 육류 함량은 본질적으로 유화된 가금육 또는 애완동물 사료 업계에서 일반적으로 사용되는 다른 육류 공급원으로 구성된다. 본 방법에서, 전분, 지방, 및 육류(육류는 탈수된 육류를 포함)를 포함하는 혼합물은 압출기를 통과한 후 단계적으로 건조된다. 압출기는 증기 또는 다른 열교환 매체를 스크류 내에 유입할 수 있는 중공 코어 스크류를 갖는 2축 디자인을 가질 수 있다.

Description

고육 함량 애완동물 사료를 생산하기 위한 방법 및 장치

관련 출원의 교차 참조

본 PCT 출원은 2018년 3월 20일자에 출원된 가출원 제62/645,301호의 이익을 주장하며, 이는 그 전체가 본원에 참조로서 원용된다.

기술분야

본 발명은 대체로 여러 종래 기술의 사료보다 상당히 더 높은 육류 함량을 갖는, 애완동물 사료 제품과 같은 고육 함량(high-meat content)의 압출 동물 사료에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 이러한 사료뿐만 아니라, 사료를 제조하는 방법에 관한 것으로, 이러한 방법은 먼저 종래의 육류 에멀젼을 탈수하여 저수분의 탈수된 육류 케이크를 생산한 후, 스크류의 내부로 열교환 매체를 유입할 수 있는 2축 중공 코어 압출기를 사용하여 육류 케이크를 포함하는 사료 혼합물을 압출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 압출 혼합물의 수분 함량은, 허용할 수 있는 압출 제품을 생성하기에 충분한 특정 기계적 에너지 및 특정 열 에너지의 입력에 따라, 만족스러운 압출이 가능한 수준으로 유지된다.

고급 애완동물 사료(특히, 개 사료)의 제조업체는 이들의 압출 제품에 가능한 많은 육류를 포함하기를 원한다. 애완동물 소유자는 점점 더 높은 천연 육류 사료를 선호하며 이러한 제품은 시장에서 프리미엄 가격을 받는다. 이러한 압출 사료는 또한 통상적으로 전분 공급원, 비타민 및 미네랄과 같은 미량 성분, 및 섬유 공급원을 포함한다. 유감스럽지만, 통상적으로 기계적으로 분리된 닭고기 또는 MSC와 같은 사용된 육류 공급원은 고수분 공급원(약 70% 수분)이고; 이는 결국 애완동물 사료를 성공적으로 압출하기 위해 압출 혼합물의 총 수분 함량이 일반적으로 약 48%, 바람직하게는 약 43%를 초과할 수 없기 때문에 상대적으로 적은 양의 MSC만을 직접적으로 사용할 수 있음을 의미한다. 이러한 수분 수준을 초과하면, 허용 품질의 압출 사료를 생산하는 것이 어렵거나 불가능하다. 그러므로, 오늘날의 육류가 보충된 압출 애완동물 사료는, 100 중량%로 간주한 사료 제품의 총 중량을 기준으로, 약 40 중량%의 최대 육류 함량을 갖는다.

육류가 보충된 애완동물 사료를 다루는 종래 기술 참고문헌으로는 미국 특허 제4,040,768호, 제6,238,726호, 및 제6,609,819호; 미국 특허 공개 제2012/0237642호, 제2016/0219904호, 및 제2017/0013848호; 외국 특허 제CN105559118A호, 제CN106418615A호, 제CN205528350U호, 및 제CN206724651U호; 및 "애완동물 사료 압출"이란 명칭의 Wenger Manufacturing PowerPoint Presentation을 포함한다.

본 발명은 전술한 문제점을 극복하기 위한 것으로, 개별 양의 전분, 지방, 및 육류를 포함하는 압출 애완동물 사료 제품을 제공하고, 제품의 총 육류 함량은, 100 중량%로 간주한 탈수된 육류의 총 중량을 기준으로, 약 45 내지 60 중량%의 수분 함량을 갖는 탈수된 육류의 양을 포함한다. 일반적으로, 제품의 총 육류 함량은, 100 중량%로 간주한 압출 제품의 총 중량을 기준으로, 약 40 중량% 초과, 더 바람직하게는 약 40 내지 60 중량%이다. 결과적으로, 제품의 총 육류 함량은, 100 중량%로 간주한 육류 함량의 총 중량을 기준으로, 약 50 중량% 초과, 더 바람직하게는 약 50 내지 100 중량%의 탈수된 육류 양을 가져야 한다. 가장 바람직하게는, 제품의 육류 함량은 본질적으로 탈수된 육류로 구성된다.

사료의 총 육류 함량이 미처리된 육류 에멀젼 또는 육류 슬러리를 포함하는 경우, 이들은 100 중량%로 간주한 육류 함량의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 50 중량% 수준으로 존재해야 한다. 이러한 경우에 미처리된 육류 에멀젼 분획은 바람직하게는 유화된 가금육이지만, 업계에서 일반적으로 사용되는 임의의 육류 공급원일 수 있다.

또한, 본 발명은 개별 양의 전분, 지방, 및 육류를 포함하는 혼합물을 압출기 내로 그리고 압출기를 통해 통과시키는 단계, 및 제한된 오리피스 다이를 통해 압출하여 압출물을 생성함으로써 혼합물을 가공처리하는 단계를 포함하는 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법을 제공하고; 최종 제품의 육류 함량은 전술한 바와 같다.

압출 제품의 탈수된 육류 분획은 한 쌍의 역회전의 테이퍼진 나선형으로 플라이팅된 상호 치합된 스크류를 통해 육류 에멀젼을 통과시킴으로써 제조되는 것이 바람직하다. 그 후, 이러한 탈수된 육류는 다른 레시피 성분과 함께 직접 사용되어 2축 압출기로 공급된다. 후자는 한 쌍의 나선형으로 플라이팅된 상호 치합된 중공 코어 스크류를 구비하고, 본 방법은 가열 매체를 중공 코어 스크류의 내부로 안내하는 단계를 포함한다. 본 압출 방법은 일반적으로 압출기의 한계 범위에 수분을 주입하지 않고 실행된다.

도 1은 본 발명에 따른 육류 탈수 조립체의 사시도이고;
도 2는 다른 시야각에서 본 육류 탈수 조립체의 다른 사시도이고;
도 3은 육류 탈수 조립체의 측면도이고;
도 4는 육류 탈수 조립체의 평면도이고;
도 5는 이중 탈수 스크류의 구성을 설명하기 위해 스크류 하우징이 제거된 육류 탈수 조립체의 평면도이고;
도 6은 육류 탈수 조립체의 분해 사시도로서, 개방 위치에서의 대체 하우징 조립체 및 최말단 스크류 지지 프레임을 도시하고 있고;
도 7은 육류 탈수 조립체의 상호 치합된 스크류의 전방 단부를 나타낸 단면도로서, 스크류의 플라이팅 간의 닙 간극을 도시하고 있고;
도 8은 육류 탈수 조립체의 일부를 형성하는 U-조인트/조절 칼라 중 하나를 나타낸 확대 평면도이고;
도 9는 육류 탈수 조립체의 일부를 형성하는 U-조인트/조절 칼라 중 하나의 사시도이고;
도 10은 육류 탈수 조립체의 일부를 형성하는 U-조인트/조절 칼라 중 하나의 분해도이고;
도 11은 육류 탈수 조립체의 하우징 내의 송수 슬롯을 나타낸 단편도이고;
도 12는 도 6과 유사하지만, 육류 탈수 조립체의 스윙 프레임 스크류 지지부를 상세히 나타낸 확대도이고;
도 13은 본 발명의 다른 구현예에서 활용되고 제1 섹션 증기 히터가 설치된 변형 하우징의 분해도이고;
도 14는 도 13의 구현예의 제3 하우징 섹션의 단편 사시도로서, 하우징 섹션의 바닥 180°에서만의 배수 슬롯의 패턴을 도시하고 있고;
도 15는 본 발명에 따른 2축 처리 장치의 사시도이고;
도 16은 도 15의 장치의 일부를 형성하는 2축 조립체의 단편도이고;
도 17은 도 15의 장치의 전방 출구 단부에서 분리된 부분과 함께 트윈 스크류의 리버스 플라이트 섹션을 나타낸 단편도이고;
도 18은 도 19의 라인 18-18에 따른 부분 수직 단면도로서, 처리 장치의 내부 구성을 도시하고 있고;
도 19는 도 18의 라인 19-19에 따른 수직 단면도이고;
도 20은 본 발명에 따른 다른 2축 처리 장치의 전방 단부에서 분리된 부분과 함께 트윈 스크류의 리버스 플라이트 섹션을 나타낸 단편도이고;
도 21은 도 20의 장치의 일부를 형성하는 2축 조립체의 단편도이고;
도 22는 도 20의 장치의 단면도로서, 그의 2축 조립체의 전체 구성을 도시하고 있고;
도 23은 도 22의 라인 23-23에 따른 수직 단면도이고;
도 24는 도 15의 장치의 트윈 스크류의 중공 샤프트/중공 나선 구성을 나타낸 부분 단면도이고;
도 25는 도 20 구현예의 2축 조립체의 일부를 형성하는 구동 연결부 및 증기 디퓨저를 나타낸 단편 분해 사시도이고;
도 26은 본 발명에 따른 다른 중공 코어 스크류 구현예의 사시도이고;
도 27은 도 26의 스크류의 단편도이고;
도 28은 도 26의 스크류의 단편 수직 단면도로서, 그의 내부 구성을 도시하고 있고;
도 29는 도 26의 스크류의 단편 확대 단면도이고;
도 30은 도 26의 스크류의 다른 단편 확대 단면도이고;
도 31은 도 28의 라인 31-31에 따른 수직 단면도이고;
도 32는 도 28의 라인 32-32에 따른 수직 단면도이고;
도 33은 고육 함량의 애완동물 사료를 생산하기 위한 본 발명에 따른 처리 시스템을 나타낸 개략도이다.
도시된 구성요소 또는 구조에 대한 정확한 치수 또는 공차를 도면에서 반드시 제공한 것은 아니지만, 도 1-32는 그 내부에 도시된 구조의 구성요소 간의 관계에 대해 축척으로 나타낸 것이다.

육류 탈수 조립체

먼저 도 1 내지 도 4를 참조하면, 일반적으로 세장형 바닥 지지 프레임(12), 2축 탈수 유닛(14), 유닛(14)과 작동 가능하게 결합된 구동 조립체(16), 최말단 스윙식 스크류 지지부(18), 및 집수 트로프(20)를 포함하는 육류 탈수 조립체(10)가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 프레임(12)은 도 1, 도 3, 및 도 4에서 볼 때 우측에서 좌측으로 인라인 방식으로 전술한 모든 구성요소를 지지한다.

보다 상세하게, 지지 프레임(12)은 세장형의 측방향 이격 측면 부재(22, 24)를 구비하고, 중간 연결 구조물(26) 및 스패닝 벽(27)은 측면 부재 사이에서 연장되며 측면 부재를 상호 연결한다. 구동 조립체(16)는 기어 박스(32)로 이어지는 출력 샤프트(30)를 갖는 전기 구동 모터(28)를 포함한다. 기어 박스(32)는 한 쌍의 출력 샤프트 조립체(34, 36)를 가지며, 이들 각각은 제1 조절 칼라(38), 제1 상호 연결된 U-조인트(40), 제1 U-조인트(40)로부터 제2 U-조인트(44)까지의 짧은 출력 샤프트(42), 및 제2 조절식 칼라(46)를 포함한다.

탈수 유닛(14)은 중앙의 플라이팅된 영역(55)을 각각 갖는 한 쌍의 균일하게 테이퍼진 비평행의 상호 치합된 나선형의 플라이팅된 스크류(52, 54), 베어링 하우징(50) 내로 연장되고 그 내부에서 지지되는 후방으로 연장되는 구동 섹션(56), 및 전방으로 연장되는 스터브 샤프트(58)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 구동 섹션(56)은 베어링 하우징(50)을 통해 연장되고 조절식 칼라(46)에 고정된다. 도시된 구현예에서, 스크류(52, 54)의 중심선은 그 사이에 2°의 협각을 갖고; 보다 넓게는, 이 각도는 약 1° 내지 7°, 더 바람직하게는 약 1° 내지 5°일 것이다. 10° 이상의 큰 협각은 스크류 사이의 닙 영역에서 과도하게 높은 닙 압력 조건을 생성함으로써 조립체(10)의 성능을 저하시키는 경향이 있을 것이다. 스크류(52, 54)의 영역(55)은 후방에서 전방으로 피치 길이가 균일하게 감소하고 후방에서 전방으로 플라이트 깊이가 균일하게 변화하는 단일 플라이트 디자인을 갖는다. 스크류(52)는 좌측 리드, 가변 리드(후단에서 3.937 인치로부터 전방 단부에서 2.520 인치까지), 가변 깊이의 스크류인 반면, 스크류(54)는 우측 리드, 가변 피치, 동일한 리드 치수를 갖는 가변 깊이의 스크류이다. 핀치 포인트 또는 닙 간극(59)은 길이 조절이 가능한 스크류의 길이를 따라 상호 치합된 플라이트 사이에 제공된다. 중요한 것은, 스크류가 역회전 방식으로 회전하도록 설계되며 동력이 공급되며, 즉 스크류는 시계 반대 방향으로 회전한다.

스크류(52, 54)(도 7 참조)의 상호 치합된 플라이팅 사이의 닙 간극(59)은 후술될 조절 구조물을 사용하여 스크류의 큰 직경 단부에서 0과 0.161 인치 사이에서, 그리고 스크류의 작은 직경 단부에서 0 내지 0.086 인치로 가변될 수 있다. 대안적인 디자인에서, 스크류(52, 54) 대신에 다중 나선 스크류가 사용될 수 있거나, 또는 스크류가 일정한 리드 또는 일정한 피치를 가질 수 있다.

전체 유닛(14)은 또한 스크류(52, 54)를 수용하는 천공된 개방형 하우징 조립체(60)를 포함하며, 구동 섹션(56)은 하우징으로부터 후방으로 연장되고, 스터브 샤프트(58)는 그로부터 전방으로 연장된다. 도 6에 최적으로 도시된 바와 같이, 하우징 조립체(60)는 3개의 말단간 상호 연결된 테이퍼 섹션(62, 64, 66)으로 구성되며, 이들 각각은 개재된 스크류(52, 54)를 밀접하게 둘러싸도록 약간 "8자" 구성의 내부 보어(68, 70, 72)를 갖고, 즉 하우징은 2개의 세장형의 나란한 연통 챔버를 제공하며, 이들 각각은 대응하는 스크류(52 또는 54)를 둘러싸고 수용한다. 최후방 하우징 섹션(62)에는 관형 육류 입구(74)가 설치된다. 섹션(62-66)은 그 내부에 형성된 일련의 세장형 배수 슬롯(76)을 갖는다. 본 구현예에서, 섹션(62) 내의 슬롯(76)은 폭 1 mm 및 길이 9 mm이고; 하류 섹션(64 및 66) 내의 슬롯(76)은 더 작으며, 섹션(64)의 슬롯은 섹션(66)의 슬롯보다 크다. 또한, 도 1 내지 도 12의 구현예에서, 슬롯(76)은 하우징(60)의 전체에 대해 그리고 그의 전체 길이를 따라 제공된다. 도 1 및 도 3에 최적으로 도시된 바와 같이, 일련의 직립 마운트(78)는 측면 부재(22, 24)에 고정되고 하우징 섹션에 연결되기 위해 상향으로 연장되어, 하우징(60)을 지지 프레임(12) 위에 현수시킨다. 개방 하우징 디자인은 일반적으로 초대기압에서 작동하는 통상적인 압출기와 대조적으로 조립체(10)의 육류 탈수 작동이 실질적으로 대기압에서 일어나도록 보장한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 보어(68a, 70a, 및 72a)가 본질적으로 편평한 중간 섹션 및 라운드형 단부를 갖는 점을 제외하고는 조립체(60)와 동일한 대체 하우징 조립체(60a)를 사용할 수 있다. 결과적으로, 하우징 섹션(62a, 64a, 및 66a)의 벽은 상호 치합된 영역에서 스크류(52, 54)의 구성과 밀접하게 부합하지 않는다.

스윙식 스크류 지지부(18)는 피벗 조립체(80)에 의해 지지 프레임(12)의 전방 단부에 장착되어, 지지부(18)는 도 1 내지 도 5에 도시된 폐쇄 위치로부터 도 6에 도시된 개방 위치로 선택적으로 이동될 수 있다. 적절한 래칭 구조물(도 6 및 도 12 참조)은 부착/분리 크랭크(82)를 사용하여 폐쇄 위치에 지지부(18)를 유지하도록 제공된다. 지지부를 개방하고자 할 때, 크랭크(82)가 작동되어 지지부가 도 6 위치로 외향 스윙된다. 지지부(18)에는 스크류(52, 54)의 전방 돌출 스터브 샤프트(58)를 수용하는 한 쌍의 나란한 베어링 지지부(86)를 갖는 고정구(84)가 제공되어, 스크류는 조립체(10)의 작동 중에 양단에서 지지된다.

하우징(60) 아래에 위치된 집수 트로프(20)는 일반적으로 U자형 구성을 가지며 하우징 슬롯(76)을 통해 송부된 물을 수용하도록 설계된다. 조립체(10)의 작동 중 트로프(20)의 배수를 위해 적절한 취수 구조물(미도시)이 제공된다.

전술한 바와 같이, 스크류(52, 54) 사이의 닙 간극은 가변될 수 있다. 이를 수행하기 위해, 하나 이상의 조절 칼라(38)를 사용한다. 도 8 내지 도 10을 참조하면, 조절 칼라/U-조인트(46/44)가 도시되어 있다. 구체적으로, 스크류(54)의 구동 섹션(56)의 최후방 단부는 칼라(46)에 고정된다. 칼라(46)는 한 쌍의 대향 러그(90)를 갖는 제1 방사상 확장 세그먼트(88)를 갖는다. 칼라(46)는 또한 한 쌍의 대향 러그 수용 리세스(94)를 갖는 제2 세그먼트(92)를 갖는다. 세그먼트(92)는 스크류(96)에 의해 U-조인트(44)에 고정된다. 리세스(94)는 조절 스크류(100)를 각각 지지하는 한 쌍의 돌출부(98)에 의해 형성되고; 스크류(100)는 도시된 바와 같이 러그(90)와 치합한다. 스크류(52)에 대한 스크류(54)의 상대 위치를 변경하여 그 사이의 닙 간극을 변경하고자 할 때, 조절 스크류(100) 중 하나만 돌릴 필요가 있고, 이는 칼라(46)의 미세한 회전 및 이에 따른 스크류(54)의 전체에 영향을 미친다. 물론, 이러한 조절은 조립체(10)가 작동하지 않을 때만 이루어질 수 있다.

도 13은 육류 탈수 조립체(102)의 형태로 이루어진 변형 구현예를 도시하고 있다. 본 구현예에서, 스크류 조립체 하우징(104)은 제1, 제2, 및 제3 말단간 상호 연결된 하우징 섹션(106, 108, 및 110)으로 구성되어 제공된다. 초기 하우징 섹션(106)에는 입구(114)를 통해 유입된 유화된 육류를 가열시키는 역할을 하는 주위의 증기 가열 재킷(112)이 설치된다. 게다가, 본 구현예에서, 중간 하우징 섹션(108)에는 섹션(108)의 전체 표면적을 커버하는 배수 슬롯(76)이 설치된다. 최종 섹션(110)은, 도 14에 최적으로 도시된 바와 같이, 그의 바닥 절반에만 슬롯(76)을 갖는다.

조립체(10)에서 가공처리될 육류는 먼저 유화된 형태로 기계적으로 컨디셔닝되어, 입구(74)로의 전달 전에 선택적으로 약 40-80℃의 온도로 예열될 수 있는 것이 바람직하다. 그 후, 육류는 스크류(52, 54)의 역회전 동안 하우징(60)의 길이를 따라 통과하며, 스크류에는 구동 조립체(16)에 의해 동력이 공급된다. 육류가 실질적인 대기압에서 하우징의 길이를 가로지름에 따라, 상호 치합된 스크류는 유화된 육류 내의 육류 입자를 가압 또는 압착하는 역할을 하여, 트로프(20) 내에 포집 및 그로부터 취출을 위해 하우징 슬롯(76)을 통해 물을 배출한다. 그 후, 완전히 탈수된 육류는 하우징(60)의 개방 전방 단부를 통과하여 적절한 컨베이어 또는 송부된 물과는 별도의 다른 장치(미도시)에 의해 포집된다. 일반적인 경우, 스크류(52, 54)는 약 30-200 rpm, 보다 바람직하게는 50-150 rpm의 속도로 역회전되며, 이는 높은 회전 속도의 동회전 스크류가 설치된 통상적인 2축 압출기와 다르다.

중공 코어 스크류 압출기

이제 도면, 특히 도 15 내지 도 19를 참조하면, 처리 장치(220)가 도시되어 있다. 대체로, 장치(220)는 재료 입구(224) 및 대향 처리된 재료 출구(226)를 갖는 세장형의 관형 배럴(222)을 포함하고, 배럴(222) 내에 2축 조립체(228)가 있다.

도시된 바와 같이, 배럴은 복수의 말단간 상호 연결된 배럴 섹션(230, 232, 234, 및 236)으로 구성된다. 내부 라이너 조립체(238)는 섹션(230-236) 내에 위치되고 그의 길이를 따라 연장되며, 2축 조립체(228)를 수용하는 한 쌍의 세장형의 병치된 연통 아치형 통로(240, 242)를 제공한다. 더 나아가, 슬리브는 도 18에 최적으로 도시된 바와 같이 최후방 개구(244)를 제공한다. 천공된 전방 벽(246)은 배럴의 대향 단부에 위치되고 고정된다. 또한, 전방 돌출 베어링 하우징(248)은 전방 벽(246)의 외면에 부착되고, 그 내부에 한 쌍의 나란한 관형 베어링을 갖는다.

2축 조립체(228)는, 장치(220)의 작동 동안 방향적으로 동회전하도록 설계된 동일하면서, 상보적인 제1 및 제2 상호 치합한 이중 플라이트 스크류(250 및 252)를 포함한다. 도 16 및 도 18을 참조하면, 스크류(250, 252) 각각은 스크류 직경을 기준으로 피치 길이가 1인 샤프트(254)의 길이를 따라 외향 연장되는 나선형 플라이팅(256)을 갖는 세장형 샤프트(254)를 구비하는 것을 알 수 있을 것이다. 세장형 중앙 보어(258)는 실질적으로 샤프트(254)의 길이 전체에 걸쳐 연장되어, 그 내부에 중공 코어(260)를 생성한다. 도 17에 최적으로 도시된 바와 같이, 플라이팅(256)은 2개의 섹션, 즉 입구(224)로부터 가공처리된 재료 출구(226)를 향해 그리고 이를 통해 재료를 이송하도록 작동 가능한 제1 섹션(262), 및 그를 지나서 재료의 흐름을 지연시키도록 작동 가능한 제2 섹션(264)으로 분할된다. 이를 위해, 플라이팅 섹션(262, 264)은 각각 리버스 핸드를 갖는다. 스크류(250, 252)의 최후방 단부에는 최후방 스플라인 커넥터 단부(270, 272)를 갖는 구동 및 베어링 구조물(266, 268)이 제공되고; 단부(270, 272)는 스크류를 축방향으로 회전시키기 위해 적절한 구동 구조물(미도시)과 정합하도록 설계된다. 스크류의 전방 단부에는 하우징(248)의 관형 베어링 내에 수용되는 세장형 연장부(274, 276)가 설치된다(도 17).

스크류(250, 252)에는 그의 내부 코어에 열교환 매체를 공급하기 위한 구조물(278)이 설치된다. 구체적으로, 세장형의 고정식 증기 전달 튜브(280 및 282)는 전방 벽(246)에 인접한 하우징(222)의 외부 지점으로부터 보어(258) 내로 연장된다. 튜브(280, 282)는 연장부(274, 276)의 전방 단부에 위치된 최말단 관형 고정구(284, 286)를 통해 연장된다. 튜브(280, 282)의 최말단 단부는 동일한 회전 유니온(288, 290)과 연결된다. 각각의 이러한 유니온은 매체 입구 개구(294), 액체 제거 출구(296), 및 대응하는 튜브(280 또는 282) 주위에 배치된 회전식 슬리브(298)를 갖는 블록(292)을 포함한다. 이를 위해, 슬리브(298)는 대응하는 관형 고정구(284, 286)에 고정된다.

스크류(250, 252)는 일반적인 기계가공 기술을 사용하여 금속으로 제조되고 일반적으로 표면 경화되는 것이 바람직하다.

작동 시, 가공처리될 재료(후술될 바와 같이, 프리컨디셔닝될 수 있음)는 스크류(250, 252)의 동회전 동안 입구(224)로 전달되며, 이는 가공처리 중 재료를 전진시켜 가공처리된 재료를 출구(226)로 전달하는 역할을 한다. 이러한 작동 동안, 열교환 매체(일반적으로, 증기)는 매체 입구(294)와 결합된 전달 도관(미도시)으로부터 튜브(280, 282) 내로 스크류의 개방 코어(260)로 안내되어 재료의 가공처리에 필요한 열 에너지를 제공한다. 추가 에너지 입력은 배럴(222) 내에서 발생된 압력 및 전단 조건에 의해 제공된다. 가공처리 동안, 증기 응축물은 코어(260)로부터 슬리브(298)를 통과하여 제거 출구(296)를 통해 시스템에서 배출된다. 벽(246) 및 고정구(284, 286)를 지나서 재료가 누출되는 것을 방지하기 위해, 리버스 플라이트 섹션(264)은 섹션(262)의 대향 핸드 플라이팅에 의해 생성된 재료의 흐름에 저항하는 지연력을 생성함으로써 작동한다. 그 후, 출구(226)에서 유출되는 제품은 최종 제품을 형성하기 위해 제한된 오리피스 압출 다이를 통과하고 절단될 수 있지만, 실제로 세장형 전달 파이프는 파이프의 대향 단부에 위치된 출구(226) 및 최종 다이 및 나이프 조립체에 일반적으로 고정된다.

도 20 내지 도 25는 처리 장치(300)의 형태로 이루어진 본 발명의 다른 구현예를 도시하고 있다. 장치(300)는 여러 측면에서 장치(220)와 유사하고, 그 내부에 2축 조립체(304)를 갖는 관형 배럴(302)을 구비하고, 제1 구현예의 경우에서와 같이 입구(224) 및 출구(226)를 갖는다. 다시, 배럴(302)은 나란한 통로(316, 318)를 형성하는 내부 라이너 조립체(314)를 갖는 관형의 상호 연결된 배럴 섹션(306-312)으로 구성된다. 배럴(302)의 전방 단부에는 전방 돌출 베어링 하우징(322)을 지지하는 전방 벽(320)이 설치된다.

스크류 조립체(304)는 통로(316, 318) 내에 수용되는 한 쌍의 동일하면서 상호 치합된 단일 플라이트 나선형 스크류(324, 326)를 갖는다. 각 스크류는 세장형 중앙 샤프트(328, 330)뿐만 아니라, 그 길이를 따라 외향 연장되는 나선형 플라이팅(332, 334)을 갖는다. 제1 구현예의 경우에서와 같이, 스크류(324, 326)는 스플라인 구동 연결 단부(340, 342)가 설치된 최후방 구동 및 베어링 구조물(336, 338)을 갖는다. 스크류의 전방 단부는 하우징(322)의 베어링 내에 수용되는 베어링 연장부(344, 346)를 갖는다.

제1 및 제2 구현예 간의 주요 차이점은 나선형 스크류(324 및 326)의 구성이다. 구체적으로, 각각의 이러한 스크류는 배럴(302)의 길이를 따라 출구(226)를 향해 그리고 이를 통해 제품을 이동시키도록 작동 가능한 주요 중앙 섹션(348), 유입 재료를 섹션(348)으로 전달하도록 작동 가능한 입구 섹션(350), 및 전방의 재료 흐름 지연 섹션(352)을 포함한다. 입구 섹션(350)은 유리하게는 내부 스플라인 보어(356)를 갖는 중앙 샤프트(354), 및 외향 연장 플라이팅(332, 334)을 구비한 기계가공된 부품이다. 도 24에 최적으로 도시된 바와 같이, 보어(356)는 대응하는 구동 및 베어링 구조물(336, 338)의 전방 단부를 수용하도록 설계된다. 스크류 섹션(348 및 350)은 스크류 직경을 기준으로 도 24의 D1로 표시된 1의 피치 길이를 갖는다. 마찬가지로, 각 스크류의 전방 섹션(352)은 기계가공된 부품으로서, 외향 연장 나선형 플라이팅(362)을 갖는 중앙의 보링형 샤프트(360)를 갖는다. 특히, 플라이트(362)의 피치는 스크류 섹션(348)의 플라이팅(358)의 피치와 반대이고, 스크류 직경을 기준으로 도 24의 D2로 표시된 0.3의 피치 길이를 갖는다. 바람직하게는, 피치 길이(D1)는 약 0.4 내지 1.2, 더 바람직하게는 0.5 내지 1.0이어야 하는 반면, 피치 길이(D2)는 약 0.2 내지 1.1, 더 바람직하게는 0.3 내지 1이어야 한다.

중앙 섹션(348)은 함께 맞대기 용접되어 중앙 섹션의 전체를 형성하는 복수의 섹션과의 주조(예를 들어, 샌드 또는 매몰 주조)에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 도 24에 최적으로 도시된 바와 같이, 중앙 섹션(348)은 중앙 코어(367)를 형성하기 위해 그 길이를 따라 중공인 중앙 샤프트(366)뿐만 아니라, 나선형 코어(369)를 형성하기 위해 마찬가지로 중공인 외향 연장 플라이팅(368)을 갖는다. 이와 관련하여, 플라이트(368)는 편평한 외벽(374)과 함께 외향으로 연장되면서 대향 이격된 측벽(370 및 372)에 의해 형성된다. 이와 같이, 측벽(370, 372)의 최내측 단부 사이에 나선형 천이부(376)가 있으며, 이는 어떠한 막힘이나 좁아짐도 없이 중앙 코어(367)와 나선형 코어(369) 사이에 완전한 개방 연통을 제공하며; 달리 말하면, 천이부(376)는 그의 길이 및 폭 전체에 걸쳐 개방된 영역을 제공하여 샤프트 및 나선형 스크류의 중공 영역 사이에 방해받지 않는 연통을 제공한다는 점을 알 수 있을 것이다. 섹션(348)이 주물 구성이므로, 샤프트(366)의 두께는 본질적으로 측벽(370, 372) 및 외벽(374)의 두께와 동일하다는 점을 알 수 있을 것이다.

바람직한 형태에서, 중앙 스크류 섹션(348)의 길이는 전방 스크류 섹션(352)의 길이보다 적어도 약 3배, 더 바람직하게는 적어도 약 5배 길다.

스크류(324, 326)는 증기와 같은 매체를 스크류 섹션(348 및 352)의 내부로 전달하도록 설계된 세장형 매체 전달 튜브(378, 380)를 수용한다. 튜브(378, 380)의 전방 단부는 제1 구현예와 관련하여 설명된 바와 동일한 회전 유니온(288, 290) 내에 수용되고, 유사한 참조 번호가 부여된다(도 24). 회전식 슬리브(298)는 다시 제1 구현예에서 설명된 바와 같이 커플러(284)에 의해 지지된다.

튜브(378, 380)의 최내측 단부는 관형의 개방측 확산 케이지(382)에 의해 지지된다. 후자는 주요 스크류 섹션(348)의 단부를 통해 연장되며 베어링 및 구동 구조물(336)의 전방 버트 단부에서의 나사산 보어(386) 내에 수용되는 장착 스크류(384)를 포함한다.

스크류 섹션(348)의 최후방 단부는 입구 스크류 섹션(350) 전방의 구조물(336)의 전방 단부를 수용하는 스플라인부(388)를 갖는다. 스크류 섹션(348)의 전방 단부는 맞대기 용접 또는 임의의 다른 적절한 기술에 의해 스크류 섹션(352)의 후방 단부에 고정된다. 그러므로, 구조물(336)의 구동 회전은 전체 스크류(324, 326)를 회전시키는 역할을 한다.

장치(300)의 작동은 장치(220)와 유사하다. 그러나, 스크류 섹션(348)의 완전히 개방된 중공 코어 구조로 인해, 장치(220)에 비해 주입된 증기로부터의 더 양호한 열 전달이 제공된다.

도 26 내지 도 32는 나선형 압출 스크류(390)의 형태로 이루어진 본 발명의 다른 중공 코어 스크류 구현예를 도시하고 있다. 스크류(390)는 2축 압출기에서 사용하기 위해 설계되어 정합 스크류(미도시)는 스크류 세트를 만들기 위해 스크류(390)와 함께 사용될 것이다. 일반적으로, 스크류(390)는 그 길이를 따라 연속적인 나선형 플라이팅(394)을 갖는 세장형 중앙 샤프트(392)를 포함한다.

샤프트(392)는 모터/기어 감속기 조립체 및 전방 베어링 연장부와의 구동 연결을 제공하기 위해 최후방 스플라인 섹션(396)을 갖는다. 샤프트(392)는 기계가공된 표면 경화 부품으로서, 고형 후방 섹션(398) 및 세장형의 축방향 연장 중앙 코어(402)를 제공하는 중공 코어 전방 섹션(400)을 갖는다. 코어(402)의 전방 단부에는 회전 유니온(288)을 수용하도록 설계된 커플러(404)가 설치된다(도 28). 고정식 증기 전달 튜브(408)(도 28에 단편적으로 도시됨)는 실질적으로 코어(402)의 전체 길이를 연장시키고 개방 단부(410)를 갖는다.

플라이팅(394)은 고형 섹션(398)의 전체 길이를 연장시키는 비교적 좁은 플라이트 폭의 후방 섹션(412)을 포함한다. 또한, 플라이팅(394)은 최외측 플라이트 표면(414a)을 제공하는 더 넓은 플라이트 폭 전방 섹션(414)을 가지며, 이는 섹션(412)의 단부로부터 샤프트(392)의 전방 단부에 가까운 지점까지 연장된다. 그러나, 이전 구현예의 경우에서와 같이, 스크류(390)는 섹션(414)의 단부와 커플러(404) 사이에 리버스 플라이트 섹션(416)을 갖는다.

스크류(390)의 제조에서, 플라이팅(394)은 샤프트(392)로부터 고형 돌출부로서 기계가공되고, 넓은 플라이트 섹션(414) 내의 연속적인 나선형의 개방 상단 홈(418)은 최외측 플라이트 표면(414a)으로부터 코어(402)에 가까운 내벽(420)을 향해 내향으로 연장된다. 그 후, 코어(402)를 홈(418)과 연통시키기 위해 일련의 이격된 구멍(422)이 내벽(420)의 길이를 따라 형성된다. 다음으로, 나선형 커버 피스(424)가 홈(418)의 상단 위에 위치되고 플라이팅 섹션(414)에 용접된다. 최종 단계에서, 스크류(390)는 플라이팅(394)에 적절한 외경을 제공하도록 기계가공된다. 이는 도면에 도시된 바와 같이 단일 구성을 생성한다.

배럴(222)과 같은 압출기 배럴 내에 정합한 상호 치합된 스크류가 있는 스크류(390)의 작동은 도 15 내지 도 19의 구현예와 관련하여 설명된 바와 동일하다. 즉, 스크류 세트의 동회전은 재료의 가공처리 동안 배럴 입구로부터 배럴 출구로 재료를 전진시키는 역할을 한다. 동시에, 증기 또는 다른 열교환 매체는 유니온(288) 및 압출기 배럴의 단부를 지나 샤프트(392)의 연장부를 통해 코어(402)로 안내된다. 이러한 매체는 연통 구멍(422)으로 인해 코어(402) 및 홈(418)을 통해 흐른다. 이는 공정에 증가된 수준의 열 에너지를 제공한다. 리버스 플라이트 섹션(416)은 또한 스크류(390)의 전방 단부에서 재료의 흐름을 지연시키는 역할을 한다.

도 33은 고육 함량 애완동물 사료의 생산을 위한 시스템(426)을 개략적으로 도시한 것으로, 일반적으로 선택적인 프리컨디셔너(428), 압출기(430), 및 건조 조립체(446)를 포함하는 후압출 단자 조립체(440)를 구비한 압출 시스템과 작동 가능하게 결합된 상류측 육류 탈수 조립체(10)를 광범위하게 포함한다. 압출기(430)는 전술한 중공 코어 스크류 중 임의의 스크류를 사용하는 장치(220 또는 300)의 수정된 버전이다. 압출기(430)는 배럴 출구(226)에 부착되고 단자 조립체(440)로 연장되는 대체로 L자형 도관 또는 파이프(432)를 포함한다. 파이프(432)의 사용을 통해 전술한 회전 유니온(288, 290)(도 20)에 증기 라인이 부착된다.

육류 탈수 조립체는 유화된 가금류(예를 들어, 닭고기 또는 칠면조) 제품과 같은 고수분 육류 제품을 처리하여 이의 수분 수준을 실질적으로 감소시켜 저수분 육류 케이크를 생성하도록 설계된다. 이러한 유화된 제품은 통상적으로 약 60 내지 80 중량%의 수분을 함유하고, 조립체(10)에서의 처리는, 최종 육류 케이크가 일반적으로 100 중량%로 간주한 탈수된 육류의 총 중량을 기준으로 약 45 내지 60 중량%, 더 바람직하게는 약 48 내지 55 중량%의 수분 함량을 갖도록 수분 함량을 감소시키는 역할을 한다.

더욱 상세하게는, 시스템(426)은 컨베이어(434) 및 압출기(430)의 투입부(224)로 이어지는 탈수된 육류 케이크 전달 라인(436)을 포함한다. 일부 경우에, 탈수된 육류 케이크와 함께 유화된 육류를 사용하는 것이 바람직할 수 있으며, 이를 위해 선택적인 유화된 육류 입구 라인(438)이 제공되며, 이는 압출기 투입부(224)로 이어진다. 원하는 경우, 프리컨디셔너(428)가 사용될 수 있으며, 이러한 경우에 육류 입구 라인(436a, 438a)은 압출기 입구(224)에 유입되기 전에 육류 제품을 프리컨디셔너(428)를 통해 안내할 것이다. 바람직한 실시에서, 프리컨디셔너(428)는 증기 또는 물을 통한 수분의 주입없이 작동되며, 이에 따라 프리컨디셔너는 주로 압출기(430)에서 가공처리될 성분을 균일하게 혼합하는 수단으로서 역할을 할 것이다.

언급한 바와 같이, 파이프(432)의 출력 단부는 조절식 배압 밸브(442) 및 압출물 후드(444)로 구성된 단자 조립체(440)에 작동 가능하게 결합되고, 제한된 오리피스 다이(미도시)는 후드(444)의 입구에 위치된다. 이러한 구성요소는 미국 특허 제9,320,298호에 완전히 예시 및 기술되어 있으며, 이는 그 전체가 본원에 참조로서 원용된다. 밸브(442)는 재료가 최말단 다이를 통과하는 동안에 파이프(432)로부터의 재료 흐름의 선택적인 제한 정도를 제공하도록 설계된다. 압출물 후드(444)는 압출물의 응집 또는 군집을 방지하기 위해 다이로부터 유출되는 압출물을 용이하게 확산시키는 역할을 한다. 후드(444)는 제품을 다이 영역으로부터 후드 출구로 이동시키기 위해 이동식 컨베이어 벨트(미도시)를 포함한다.

건조기 조립체(446)는 비교적 짧은 사전 건조기(448) 및 종래 디자인의 최종 건조기(450)로 구성된다. 일부 경우에, 다이로부터 유출되는 고육 압출물은 연약해서 파쇄되기 쉽다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 이러한 경우에, 후드(444)로부터의 압출물은, 최종 건조기로 통과하기 전에, 제품을 "세팅"시키고 그 완전성을 보존하는 역할을 하는 사전 건조기로 즉시 통과한다.

시스템(426)은, 비타민 및 유화제와 같은 선택적인 소량의 성분과 함께 곡물, 전분, 및 지방과 같은 기타 기존의 애완동물 사료 성분과 더불어, 풍부한 수분 육류 또는 육류 에멀젼의 선택적인 존재와 함께, 탈수된 육류를 포함한 육류 혼합물을 사용하여 압출 제품을 생산하도록 설계된다.

일반적으로, 제품은 약 5 내지 50 중량%의 전분, 약 3 내지 12 중량%의 지방, 및 약 6 내지 12 중량%의 바람직한 수분 함량을 포함해야 하고, 전술한 모든 백분율은 100 중량%로 간주된 제품의 총 중량을 기준으로 한다.

총 육류 함량은 본질적으로 탈수된 육류, 또는 이러한 탈수된 육류와 전체 육류 및/또는 육류 에멀젼(들)의 혼합물로 이루어질 수 있다. 총 육류 함량이 탈수된 육류와 유화된 육류와 같은 다른 육류 공급원의 조합으로 구성되는 경우, 탈수된 육류는 100 중량%로 간주한 육류 함량의 총 중량을 기준으로 약 50 내지 100 중량%, 보다 바람직하게는 약 85 내지 100 중량% 수준으로 존재해야 하고; 이에 상응하게, 육류 에멀젼이 사용되는 경우, 육류 에멀젼은 다시 100 중량%로 간주한 육류 함량의 총 중량을 기준으로 약 0 내지 50 중량%, 보다 바람직하게는 약 1 내지 15 중량%의 수준으로 존재해야 한다.

유리하게는, 미처리 육류 또는 육류 슬러리 에멀젼의 첨가는 피해야 할 압출될 혼합물의 수분 함량을 증가시키므로, 제품의 총 육류 함량은 본질적으로 탈수된 육류로 구성된다.

모든 경우에, 총 육류 함량이 완전히 탈수된 육류로 구성되든 또는 탈수된 육류와 미처리 육류 에멀젼 및/또는 육류 슬러리의 조합으로 구성되든, 제품의 육류 함량을 결정하기 위한 기준을 파악하는 것이 중요하다. 예를 들어, (1) 총 육류 함량은 건식 레시피 성분의 백분율로 표시될 수 있고, 즉 건식 성분은 100 중량%로 간주되거나; 또는 (2) 총 육류 함량은 전체 레시피의 백분율로 표시될 수 있고, 즉 총 육류 함량을 포함하는 총 레시피는 100 중량%로 간주되거나; 또는 (3) (1)과 유사하게, 총 육류 함량은 동등한 육류 슬러리 수준으로 표시될 수 있고, 즉 총 육류 함량이 육류 슬러리로 존재하는 것처럼, 육류 슬러리 수준은 총 건식 레시피 성분의 백분율로 표시될 수 있거나; 또는 (4) (2)와 유사하게, 등가 육류 슬러리 수준은 100 중량%로 간주한 총 레시피 성분의 백분율로 표시될 수 있다. 상업적 관점에서, 현재의 라벨링 법규 및 규정에 따라 애완동물 사료 제조업체는 (4)에서와 같이 육류 함량을 표시하는 것이 유리할 수 있다.

다음의 표 1은 육류 함량이 완전히 탈수된 육류의 형태이고 위의 (1) 내지 (4)에 제시된 바와 같은 범위를 나타내는 경우에 대략적인 광범위하고 바람직한 범위를 제시한다. 이와 관련하여, 칼럼 (3) 및 (4)의 데이터는 상응하게 칼럼 (1) 및 (2)의 값에 3.33을 곱한 것임을 이해해야 하고; 이는 탈수된 육류의 각 파운드가 3.33 파운드의 시작 육류 슬러리로 이루어졌다는 점을 반영한다. 게다가, 칼럼 (2)의 값은 칼럼 (1)의 값을 칼럼 (1)에 100을 더한 값으로 나눈 것과 같고, 칼럼 (4)의 값은 칼럼 (3)의 값을 칼럼 (3)에 100을 더한 값으로 나눈 것과 같다.

위의 표 1은 총 육류 함량이 탈수된 육류의 형태인 본 발명의 바람직한 구현을 나타낸다. 총 육류 함량이 미처리된 육류 에멀젼 또는 육류 슬러리를 포함하는 경우, 육류 또는 육류 슬러리가 탈수된 육류보다 수분 함량이 더 높기 때문에 일반적으로 제품에 사용될 수 있는 총 육류 함량을 감소시킬 것이다. 전술한 바와 같이, 압출기에 공급되는 혼합물의 총 수분 함량은 혼합물의 적절한 압출 처리를 위해 중요하다. 통상적으로, 이러한 수분 함량은 100 중량%로 간주한 압출기에 공급되는 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 25 내지 48 중량%, 보다 바람직하게는 약 35 내지 43 중량%이어야 한다.

압출 처리 동안, 압출기를 통과하는 성분은 사료 안전 요건을 충족하기 위해 최소 70℃ 또는 더 바람직하게는 ≥90℃로 가열되어야 한다. 압출기 트윈 스크류의 회전은 약 100 내지 600 rpm, 더 바람직하게는 약 300 내지 450 rpm 범위에 있어야 하고; 압출기 배럴 내의 압력은 일반적으로 약 200 내지 600 psi, 더 바람직하게는 약 300 내지 400 psi이다. 가압된 증기는 압출기의 크기에 따라 일반적으로 30 내지 120 psi, 더 바람직하게는 약 45 내지 90 psi의 수준에서 중공 코어 스크류로 안내된다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 압출기를 통과하는 재료를 간접적으로 가열하기 위해 증기 또는 다른 열교환 매체를 수용하도록 외부적으로 재킷된 압출기 배럴을 이용할 수 있다. 마찬가지로, 재킷 증기는 약 30 내지 120 psi, 더 바람직하게는 약 45 내지 90 psi의 수준으로 가압될 것이다.

건조 조립체(446)에서, 사전 건조기(448)는 다중 통과 디자인이고, 약 3 내지 12분, 보다 바람직하게는 약 5 내지 10분의 총 체류 시간과 함께 약 100 내지 240℃, 보다 바람직하게는 약 140 내지 180℃의 온도에서 가열된 공기를 이용한다. 마찬가지로, 최종 건조기(450)는 다중 통과 디자인이고, 약 6 내지 20분, 보다 바람직하게는 약 8 내지 15분의 총 체류 시간과 함께 사전 건조기에서 사용되는 것보다 낮은 온도, 즉 약 70 내지 140℃, 보다 바람직하게는 약 85 내지 110℃의 가열된 공기를 사용한다.

선택적인 프리컨디셔너(428)는 시작 혼합물이 입구(224)로 전달되기 전에 실질적으로 균일하게 혼합되는 한 다양한 형태를 취할 수 있고; 프리컨디셔닝 중에 수분을 추가할 수도 있지만 이는 혼합물의 육류 분획의 수분 함량이 높기 때문에 일반적으로 최소화되거나 제거된다. 예를 들어, 상업적으로 입수 가능한 Wenger DDC 또는 HIP 프리컨디셔너(미국 특허 제4,752,139호, 제7,448,795호, 및 제9,028,133호 참조)는 이와 관련하여 사용될 수 있다. 이러한 프리컨디셔너는 시작 혼합물을 가열 및 사전 조리하기 위해 증기 및/또는 물 주입을 제공할 수 있으며, 또는 일부 경우에는 뜨거운 공기를 가열 매체로서 사용할 수 있다(미국 특허 제7,963,214호). 이러한 경우, 프리컨디셔닝 재료와 함께 처리 장치의 투입부(224)에 직접 나머지 육류 분획을 별도로 유입하여 육류의 원하는 총 비율을 달성하면서, 프리컨디셔너를 통과하는 동안 혼합물의 육류 분획의 일부만을 제공하는 것이 필요할 수 있다.

압출 기술에서 특정 기계 에너지(SME) 및 특정 열 에너지(STE)로 지칭되는 두 가지 주요 에너지 입력 공급원이 있음을 알 수 있을 것이다. SME는 주로 압출 스크류(들)에 의해 발생되는 열, 마찰, 및 전단력에서 주로 파생되는 반면, STE는 열교환 매체, 통상적으로 증기를 추가함으로써 발생된다. 기존의 압출 기술에서, STE는 가장 일반적으로 프리컨디셔너, 압출기, 또는 둘 모두에서 가공처리되는 혼합물에 증기를 직접 주입함으로써 추가된다. 그러나, 위에서 언급한 바와 같이, 고육 레시피가 처리될 때 증기의 직접적 주입은 문제가 될 수 있다. 본 발명은 압출기에서 간접 가열이 달성된다는 점에서 뚜렷한 개선을 제공하며, 이는 직접적인 증기 추가 및 이에 수반되는 과도한 수분 문제를 방지한다.

실시예

본 실시예에서, Wenger HIP 프리컨디셔너(428), 및 도 27 내지 도 32에 도시된 중공 코어 스크류가 설치된 압출기(430)와 더불어 도 33의 장치를 사용하여 일련의 애완동물 사료 생산을 실행하였다. 또한, 압출기 배럴을 통과하는 재료의 간접 가열을 위해 증기를 유입할 수 있는 재킷 배럴 헤드가 압출기에 제공되었다.

각 생산에서, 26%의 가금류 밀, 36%의 전체 감자 가루, 26%의 노란 완두콩 꽃, 8%의 비트 펄프, 3%의 아마 밀, 및 1%의 소금으로 구성된 건식 레시피를 사용했고, 모든 백분율은 100 중량%로 간주된 건식 레시피의 총 중량을 기준으로 한다. 건식 레시피의 수분 함량은 8.6%이었다. 두 가지 다른 육류 공급원이 생산에서 사용되었는데, 이는 구체적으로 고수분 에멀젼 형태의 기계적으로 분리된 닭고기(MSC), 및 육류 탈수 조립체(10)를 사용하여 MSC의 초기 처리(MSC 333 kg은 100 kg의 MSC 육류 케이크를 산출함)에서 파생된 탈수된 MSC 육류 케이크(약 50 중량%의 수분 함량을 가짐)이다. 일반적으로, 공정은 압출기(430)로 전달되기 전에 내부에서 혼합하기 위해 건식 성분 및 육류 공급원을 프리컨디셔너(428)로 안내하는 단계를 포함하였지만; 그러나 프리컨디셔닝 중에 수분이 추가되지는 않았다. 유화된 육류를 사용하는 경우, 프리컨디셔너로 전달하기 전에 40℃로 예열했다. 그 후, 프리컨디셔닝된 혼합물은 압출기(430)를 통과한 후, 조립체(440, 446)를 통과하여 공정을 완료했다.

보다 구체적으로, 표 2에 제시된 바와 같이, 다음 육류 성분을 사용하여 총 5회의 생산을 실행했다.

생산의 실행에서, 압출기 헤드 및 중공 코어 스크류를 주입된 증기로 완전히 가열했다. 특히, 증기는 120 psig의 압력으로 압출기 헤드와 중공 코어 스크류 양자에 주입되었으며, 증기 흐름은 약 20 내지 45 kg/hr 수준으로 헤드를 통과하며 약 40 내지 45 kg/hr의 증기 흐름은 중공 코어 스크류를 통과한다. 압출기의 크기 및 압출물의 처리량에 따라 증기 유량이 가변될 수 있다는 것을 압출 분야의 당업자는 이해할 수 있다.

건식 레시피와 육류 공급원으로 구성된 압출 혼합물은 초기에 혼합물에 증기 또는 물을 주입하지 않고 Wenger HIP 프리컨디셔너(428)를 통과했고; 이에 따라 프리컨디셔너(428)는 혼합물을 압출기 입구로 유입하기 전에 성분을 완전히 혼합했다. 제품이 압출 다이에서 나와 후드(444)로 들어갈 때, 제품이 후드에 고착되는 것을 방지하기 위해 팬 공기를 제품에 송풍하였다.

다음의 표 3은 이러한 생산에서 수집된 데이터를 제시한다.

압출된 제품의 조리 값은 모두 만족스러웠고, 건조 후 제품은 허용 가능한 부피 밀도와 제품 무결성을 나타냈다. 즉, 제품은 압출 애완동물 사료로 상업적으로 허용 가능하였다.

Claims (27)

1. 개별 양의 전분, 지방, 및 육류를 포함하는 압출 애완동물 사료 제품으로서,
   상기 제품의 총 육류 함량은, 100 중량%로 간주한 탈수된 육류의 총 중량을 기준으로, 약 45 내지 60 중량%의 수분 함량을 갖는 탈수된 육류의 양을 포함하는, 압출 애완동물 사료 제품.
2. 제1항에 있어서, 상기 제품의 총 육류 함량은, 100 중량%로 간주한 압출 제품의 총 중량을 기준으로, 약 40 내지 60 중량%인, 압출 애완동물 사료 제품.
3. 제1항에 있어서, 상기 제품의 총 육류 함량은, 100 중량%로 간주한 육류 함량의 총 중량을 기준으로, 약 50 내지 100 중량%의 탈수된 육류 양을 갖는, 압출 애완동물 사료 제품.
4. 제3항에 있어서, 상기 총 육류 함량은 본질적으로 상기 탈수된 육류로 이루어지는, 압출 애완동물 사료 제품.
5. 제1항에 있어서, 상기 총 육류 함량은 유화된 육류의 양을 포함하는, 압출 애완동물 사료 제품.
6. 제5항에 있어서, 상기 유화된 육류의 양은, 100 중량%로 간주한 육류 함량의 총 중량을 기준으로, 약 1 내지 50 중량%인, 압출 애완동물 사료 제품.
7. 제5항에 있어서, 상기 유화된 육류는 유화된 가금육 또는 상기 애완동물 사료 업계에서 일반적으로 사용되는 기타 육류 공급원을 포함하는, 압출 애완동물 사료 제품.
8. 제1항에 있어서, 상기 전분은 약 5 내지 50 중량% 수준으로 존재하고, 상기 지방은 약 3 내지 12 중량% 수준으로 존재하고, 상기 모든 백분율은 100 중량%로 간주한 상기 제품의 총 중량을 기준으로 하는, 압출 애완동물 사료 제품.
9. 제1항에 있어서, 상기 제품은 약 6 내지 12 중량%의 수분 함량을 갖는, 압출 애완동물 사료 제품.
10. 제1항에 있어서, 상기 제품은 약 22 내지 40 lb/ft³의 부피 밀도를 갖는, 압출 애완동물 사료 제품.
11. 제1항에 있어서, 상기 제품은 적어도 약 85%의 조리 값을 갖는, 압출 애완동물 사료 제품.
12. 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법으로서,
    개별 양의 전분, 지방, 및 육류를 포함하는 혼합물을 압출기 내로 그리고 상기 압출기를 통해 통과시키는 단계, 및 제한된 오리피스 다이를 통해 압출하여 압출물을 생성한 후 상기 압출물을 건조함으로써 상기 혼합물을 가공처리하는 단계를 포함하되,
    상기 제품의 총 육류 함량은, 100 중량%로 간주한 탈수된 육류의 총 중량을 기준으로, 약 45 내지 60 중량%의 수분 함량을 갖는 탈수된 육류의 양을 포함하는, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 제품의 육류 함량은, 100 중량%로 간주한 압출 제품의 총 중량을 기준으로, 약 40 내지 60 중량%인, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 제품의 총 육류 함량은, 100 중량%로 간주한 육류 함량의 총 중량을 기준으로, 약 50 내지 100 중량%의 탈수된 육류 양을 갖는, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 총 육류 함량은 본질적으로 상기 탈수된 육류로 이루어지는, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
16. 제12항에 있어서, 상기 총 육류 함량은 유화된 육류의 양을 포함하는, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 유화된 육류의 양은, 100 중량%로 간주한 육류 함량의 총 중량을 기준으로, 약 1 내지 50 중량%인, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 유화된 육류는 유화된 가금육 또는 상기 애완동물 사료 업계에서 일반적으로 사용되는 다른 육류 공급원을 포함하는, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
19. 제12항에 있어서, 상기 전분은 약 5 내지 50 중량% 수준으로 존재하고, 상기 지방은 약 3 내지 12 중량% 수준으로 존재하고, 상기 모든 백분율은 100 중량%로 간주한 상기 제품의 총 중량을 기준으로 하는, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
20. 제12항에 있어서, 상기 제품은 약 6 내지 12 중량%의 수분 함량을 갖는, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
21. 제12항에 있어서, 상기 제품은 약 22 내지 40 lb/ft³의 부피 밀도를 갖는, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
22. 제12항에 있어서, 상기 제품은 적어도 약 85%의 조리 값을 갖는, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
23. 제12항에 있어서, 한 쌍의 역회전의 테이퍼진 나선형으로 플라이팅된 상호 치합된 스크류를 통해 육류 에멀젼을 통과시킴으로써 상기 탈수된 육류를 생성하는 단계를 포함하는, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
24. 제12항에 있어서, 상기 압출기는 한 쌍의 나선형으로 플라이팅된 상호 치합된 중공 코어 스크류를 구비하고, 상기 방법은 가열 매체를 상기 중공 코어 스크류의 내부로 안내하는 단계를 포함하는, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
25. 제12항에 있어서, 상기 압출기는 재킷이 설치된 배럴을 구비하고, 상기 방법은 가열 매체를 상기 재킷 내로 안내하는 단계를 더 포함하는, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
26. 제12항에 있어서, 상기 압출기의 한계 범위에 수분을 주입하지 않고 상기 압출을 실행하는 단계를 포함하는, 애완동물 사료 제품을 제조하는 방법.
27. 제12항의 방법에 따라 제조된 제품.

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