NO177731B - Forprodukt og fremgangsmåte for fremstilling av samme - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører ekstruderte forprodukter fremstilt fra ingredienser som inneholder proteiner, karbohydrater, fett og eventuelt andre ytterligere næringsmidler, vitaminer, mineraler og konserveringsmidler.

Slike produkter kan fremstilles ved hjelp av en såkalt ekstruderkoker eller trykk/varmekstruder, hvor bestanddelene i foret blir tilført i et felleskammer i ekstruderen og formet til en fuktig blanding av proteiner, karbohydrater, fett osv. Blandingen blir utsatt for mekanisk bearbeiding ved forhøyde temperaturer og trykk og blir deretter ekstrudert gjennom en ekstruderingsdyse til atmosfæren ved omgivelsenes trykk.

Idet det varme og under trykk stående materiale kommer ut gjennom hullene i ekstruderingsdysen, vil det ekspandere til et porøst produkt pga. trykkfallet over dysen og avspenningen og avgang av vann i form av damp. Det ekstruderte produkt blir deretter kuttet opp i stykker av ønsket lengde og tørket. En komplett produksjonslinje for produksjon av slike produkter kan inndeles i et antall enkeltstående prosesstrinn eller sekvenser, hvor det benyttes kjent utstyr og enheter som sammenkoblet utgjør det totale produksjonsanlegg. Disse trinn vil normalt omfatte veiing, maling, blanding, oppvarming, ekstrudering, kutting, tørking, kjøling og en avsluttende belegging før produktet blir pakket i sekker eller beholdere.

Det som gjør ekstruderingsteknologien for for spesiell er anvendelsen av vann og utnyttelsen av høye blandekrefter, temperaturer og trykk inne i ekstruderingskammeret. Herved oppnås et homogent produkt som danner pellets eller granuler med spesielle fysiske egenskaper. Bruk av en slik teknikk muliggjør et maksimalt fettinnhold på fra 20 til 22% i ekstruderen, avhengig av ekstruderens varme- og trykkegenskaper og mengden av fett i det råstoff som blir benyttet, hvis det resulterende pellets skal ha akseptable fysiske egenskaper.

Fra US patent 4.454.804 er det kjent en fremgangsmåte og et apparat for å innføre større mengder fett og oljer. Ekstruderen er for dette formål utstyrt med et forlenget, avlangt, rørformet ekstruderingskammer som er montert vis-å-vis dyseåpningen og hvor materialet blir holdt under forhøyet trykk og temperatur i en lengre periode. Videre blir ytterligere fett eller olje injisert inn i midtpartiet av den varme, under trykk stående blanding, idet den presses igjennom den rørformede ekstrudeirngsdysen og gjennom et spesielt injeksjonsdyse- munnstykke montert konsentrisk inne i den rørformede dysen. Herved blir fett avsatt innenfra og utover. Idet materialet ekstruderes fra den rørformede dysen ut i atmosfæren, blir den overhetede fuktighet delvis avdampet og materialet ekspanderer under dannelse av en porøs struktur. Idet materialet ekspanderer vil fett-tilsetningen trenge gjennom hele den porøse struktur fra midtpartiet og utover mot overflaten. Det ekspanderte ekstrudat blir deretter kuttet i mindre biter av ønsket størrelse og blir avkjølt og tørket for ytterligere å redusere produktets fuktighetsinnhold. Injeksjonsdysemunnstykket er montert konsentrisk, innenfor den sylindriske vegg, i den rørformede ekstrudeirngsdyse ved eller nær oppstrømsenden av den rørformede dyse mot dyseåpningen.

En slik anordning vil imidlertid virke forstyrrende på ekstruderingsprosessen. Når ekstrudeirngsdysen anordnes med et stort antall ekstruderingsåpninger med en mindre diameter, er det praktisk talt umulig å styre mengdene av fett til hver åpning. Anordningen av et andre eller et tredje behandlingstrinn for fettbelegging etter den primære fett-tilsetningen vil ikke forbedre dette forhold.

Når økte fettmengder blir tilsatt forblandingen inne i ekstruderingskammeret har fettet en tendens til å skille seg fra den øvrige blandingen og redusere blandekreftene.

Forsøk med å tilføre vesentlige fettmengder direkte til komponentblandingen før ekstruderingen vil resultere i produkter som får dårlige egenskaper ved at de føles våte og klebrige og kan flyte utover. Det har således hittil ikke vært tilgjengelige kommersielle metoder for å produsere ekstruderte forprodukter med et svært høyt fettinnhold på 24-30% eller høyere.

Det er således et formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av ekstruderte pellets med høyt fettinnhold hvor man unngår ulempene med et for mykt og klebrig produkt og negativ innvirkning på ekstruderingstrinnet.

Et annet formål ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av ekstruderte pellets med høyt fettinnhold hvor man unngår degradering av foroljen som benyttes i utførelsen av fremgangsmåten.

Det er et ytterligere formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et produkt med forbedrede fysiske og biologiske egenskaper.

Endelig er det et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe forhold som tillater vann eller fuktighet å fordampe fra og fett til å bli absorbert inn i et forprodukt, i ett og samme behandlingstrinn for å oppnå et forprodukt med lavt fuktighetsinnhold, høyt fettinnhold og overlegne fysiske egenskaper.

Disse og andre formål med oppfinnelsen blir oppnådd ved hjelp av den spesielle fremgangsmåte som er definert i de medfølgende patentkrav 1-3 og som er beskrevet nedenfor i forbindelse med tegningen som er vist på fig. 1, som er et skjematisk oppriss av en prosesslinje som innbefatter det utstyret som kreves for å utføre fremgangsmåten og for å produsere et ekstrudert produkt i henhold til oppfinnelsen slik det er definert i krav 4.

Den foreliggende oppfinnelsen vil bli beskrevet detaljert nedenfor i forbindelse med anvendelse av ekstruderingsteknologien for fremstilling av et spesielt fiskefor bestående av granuler eller pellets med et høyt innhold av fett. Dette skal forstås slik at den foreliggende beskrivelse er en beskrivelse av en foretrukket utførelsesform ved fremgangsmåten og det apparat som benyttes, og at det kan være aktuelt med modifiserte behandlingsopplegg, behandlingstider og temperaturer. Videre kan produksjons- og tørke/oppvarmingsutstyr modifiseres innenfor oppfinnelsens ramme.

Etter at foret har forlatt ekstruderseksjonen 1 (inneholdende ca. 15-30% vann), blir pelletsen nedsenket i et første oljebad, som er oppvarmet til en temperatur på 120°C. Eventuelt kan pelletsen tørkes under kontrollerte betingelser i en konvensjonell tørkeenhet 2 før nedsenking i det første oljebadet. Den varme olje er anordnet i et grunt kar 3 med en oljedybde på ca. 20 cm. Karets bunndel blir oppvarmet ved hjelp av en spesiell varmeinnretning som kan kontrollere temperaturen slik at den holdes konstant. Et andre nedkjølende oljebad ved ca. 50°C, som er anordnet i et spesielt kar 4 av tilsvarende form og dybde som i det første behandlingstrinn, benyttes i et andre behandlingstrinn. Varme pellets med 9 mm diameter blir transportert gjennom en ledning eller et transportrør inn i det første kar 3 med varm olje ved 120°C. Pelletsen blir transportert gjennom badene uten mellomliggende stopp med en oppholdstid på 2 minutter i hvert bad. Temperaturen i det andre badet blir fastholdt ved 50°C. Deretter blir pelletsen ført ved hjelp av en transportør 7 til en kjøler 8 og videre ført over en sikt 9 og deretter midlertidig lagret i en silo 10. Produktet blir veiet ut i porsjoner ved hjelp av en vekt 11 og blir til slutt fylt i sekker ved hjelp av en sekkefyllingsenhet 12.

Det er anordnet separate transportsystemer for hvert oljebad. Disse systemene er forsynt med en kontinuerlig variabel drivinnretning slik at hastigheten gjennom hvert bad såvel som behandlingstiden kan styres. Mens det første oljeoppvarmingsbadet er forsynt med en oppvarmingsinnretning, er det andre oljebadet også forsynt med en avkjølingsinnretning. Olje tilføres fra en oljetank 5 med ny olje og blir forhåndsoppvarmet i en varmeveksler 6 før den mates til karene 3 og 4.

Overskytende olje fra karene blir oppsamlet og returnert til varmeveksleren. Ny, frisk olje som erstatter den olje som absorberes i produktet blir tilført fra tanken 5 og en blanding av frisk og brukt olje blir matet til karene 3 og 4. Mengden av olje som tilføres blir bestemt ved å styre oljenivået i de to karene slik at det holdes mellom en forutbestemt øvre og nedre grense. Under samtlige behandlingstrinn blir temperaturen kontinuerlig kontrollert og styrt.

De resulterende pellets har en ypperlig kvalitet med en hard og glatt ytre overflate og et totalt fettinnhold på 35 vektprosent, basert på forets tørrvekt. Behandlingstiden kan justeres ved å variere hastigheten på pelletstransporten. Olje som er forbrukt og fjernet fra oljebadet blir erstattet ved å kontrollere oljenivået og ved å tilføre olje for å holde oljenivået innenfor det ønskede øvre og nedre nivå.

Den ovenfor beskrevne fremgangsmåte representerer en kombinert tørke- og beleggingsprosedyre, hvis første trinn i det vesentlige er karakterisert ved at et forprodukt blir innført og neddykket i et varmt oljebad med temperaturer over 100°C, fortrinnsvis 120-140°C. Dette resulterer i en øyeblikkelig tørking, fordi gjenværende fuktighet i produktet blir fordampet, mens væskeformet fett blir gradvis opptatt og fyller opp de tomme rom i produktet, som er etterlatt av det fordampede vann.

Optimal fettabsorpsjon blir imidlertid ikke tilstrebet oppnådd i dette trinnet, selv om behandlingstiden økes inntil systemet foreligger i en tilsynelatende likevekt. Dette kan forklares ved det høye damptrykk som eksisterer inne i produktet. Dette damptrykket vil bli redusert når produktet kjøles ytterligere under det andre behandlingstrinnet. Dette gjennomføres i et etterfølgende oljebad som fastholdes ved en temperatur på under 100°C, fortrinnsvis mellom 40-60°C. Dette resulterer i en forhøyet fettabsorpsjon i dette andre behandlingstrinn, og dette er også en vesentlig del av den foreliggende oppfinnelse.

Som illustrert ved hjelp av de etterfølgende eksempler kan fullstendig fettabsorpsjon bli oppnådd ved behandlingstider på ca. ett minutt. Behandlingstidene vil generelt være mellom 0,75 - 5 minutter og fortrinnsvis mellom 1-4 min.

Oljen som benyttes i badene er i henhold til følgende spesifikasjoner:

Degradering av oljen i det første oljebadet unngås ved at oksidasjonsprodukter såsom anisidin og særlig peroksider fjernes med vannet som fordamper fra det ekstruderte forprodukt.

Fjerningen av disse oksidasjonsproduktene resulterer i at kvaliteten av den gjenværende oljen i oljebadet blir bedre enn den friske oljen som tilsettes fra oljetank 5. På denne måten kan forolje av dårligere kvalitet benyttes, hvilket innebrærer et fordelaktig trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ved at driftskostnadene ved fremgangsmåten reduseres.

Det er gjennomført et antall laboratorie- og pilotskalaforsøk for å fastlegge de kritiske variabler ved foreliggende fremgangsmåte.

Eksempel 1

Ifølge dette eksempel er de kritiske parametere i trinn 1 som vedrører det kombinerte tørke-og fettabsorpsjonstrinn blitt undersøkt. Resultatene er oppgitt i tabell 1 nedenfor.

I tabell 1 er angitt fettabsorpsjon i prosent som et resultat av behandling ved forskjellige temperaturer (110-140°C) og behandlingstider (1, 2, 3 og 4 minutter) og med varierende produktdiametere på 6 og 9 mm:

Fettabsorpsjonen er tilfredsstillende med de gitte behandlingstider og temperaturer. Økende behandlingstider over 4 minutter og økende temperaturer over 140°C har tilsynelatende ingen vesentlig effekt på fettabsorpsjon.

Eksempel 2

Det er også gjennomført mer detaljerte tørke- og absorpsjonstester hvor virkningene ved å variere betingelsene i det andre behandlingstrinn også ble utforsket.

Disse tester bekrefter de opprinnelig oppnådde resultater og er rapportert i tabell 2 nedenfor.

Ved å variere behandlingstidene og temperaturene i trinn 1 såvel som i trinn 2, blir maksimal fettabsorpsjon i det andre behandlingstrinn lett å oppnå innenfor de temperaturer og de behandlingstider som er beskrevet. Imidlertid vil forlenget behandling ved høyere temperaturer i trinn 1 nedsette det totale vanninnholdet. Selv om dette ikke har noe vesentlige implikasjoner for fettabsorpsjon, vil det være av verdi i forbindelse med å etablere optimale fysiske egenskaper i forproduktet. Disse resultater viser at temperatur og behandlingstid i det første trinn har stor innvirkning på vanninnholdet i sluttproduktet som kan bli senket til 6-7% når man starter med et ekstrudert produkt inneholdende opp til 18% vann.

Det endelige fettinnhold blir bestemt av graden av tørking etterat produktet forlater ekstruderen og ved den mengde av ekstra fett som absorberes i løpet av trinn 2. Et lavt vanninnhold resulterer i en høyere fettabsorpsjon. Varigheten og temperaturene under behandlingen i trinn 1 og trinn 2 ligger vel innenfor akseptable grenser. Fullt akseptable produktegenskaper vil bli oppnådd ved å holde temperaturen mellom 40-60°C og behandlingstiden mellom 1-4 minutter i trinn 2 (se tabell 2).

Eksempel 3

For å evaluere virkningene ved å variere partikkeldiameter og grad av ekspandering etter ekstrudering ble det utført pilotskalatester og resultatene er vist i tabell 3:

Når partikkeldiameteren blir økt fra 6,6 til 6,9 mm vil fettinnholdet 'øke fra 34,3% til 37,8%. Vanninnholdet var bare 4,8% ved normal ekspansjon og 7,2% ved den høyeste ekspansjonen av produktet. Disse resultater indikerer at en høyere grad av ekspansjon av produktet etter ekstruderingen resulterer i en høyere absorpsjon av fett. Et lavere vanninnhold i det ekstruderte produkt vil øke fettabsorpsjonen ytterligere. Til og med ved fettinnhold på 37,8% vil partiklene fremdeles ha akseptabel hardhet og gode fysiske egenskaper.

Eksempel 4

En mengde analyser av oljen i det første badet ble utført for å evaluere oljekvalteten.

Flerumettede fettsyrer som er tilstede i oljen er ustabile ved påvirkning av oksygen, temperatur og lys. Oksidasjonsreaksjoner kan lett oppstå, hvilket forårsaker forringelse av oljekvaliteten.

Forholdet mellom pellets og olje i bad 1 var 1:10. Bad 1 inneholdt 2 kg olje ved temperatur 140°C. Det ble tilført 0,2 kg pellets i 2 minutter. Etter 2 minutter ble absorbert fett erstattet med 40 g olje (140°C) fra bad 2. Denne prosedyren ble gjentatt i 3 timer dag 1. Deretter ble oljen avkjølt. Neste dag ble prosessen gjentatt i ytterligere 4 timer.

I Tabell 4 er analyseresultater med hensyn på para-anisidintall,(p-AV), peroksidtall (POV), frie fettsyrer (FFA), polymere, isomere (Trans), konjungerte dobbeltbindinger (conj. dbb.) og totaloksidasjon (TOTOX) ved forskjellige tidsintervaller vist.

Tabell 4 viser at totaloksidasjonen av oljen reduseres gjennom hele forsøksperioden, hvilket betyr at foroljen i det første badet oppgraderes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Spesielt raskt reduseres peroksidtallet.

Det er også blitt utført forlengede lagringstester for å teste produktkvaliteten. Disse resultater ble sammenlignet med resultatene for standardforprodukter fremstilt ved hjelp av konvensjonell ekstruderingsteknologi. Lagringstiden var 4 uker.

Resultatet av forlenget lagring av det nye produkt ble sammenlignet med standardproduktene. Det ble ikke observert noen negative effekter vedrørende fettets kvalitet.

Av resultatene som ble oppnådd under pilotskalaproduksjonen kan konkluderes med at den nye produksjonsmetode har gitt muligheter for å kombinere tørking og fettbelegging for å oppnå overlegne fårprodukter med høyt fettinnhold. Det er oppnådd et høyere fettinnhold enn det som oppnås ved hjelp av en hvilken som helst annen kjent teknologi, og til og med ved disse høye fettinnhold er det mulig å fremstille et unikt, nytt produkt med forbedrede fysiske og biologiske egenskaper.

Oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte for fremstilling av forprodukter med høyt fettinnhold, der oljen som benyttes ikke degraderes men oppnår en forbedret kvalitet i løpet av produksjonsprosessen.

Fremgangsmåten kan kjøres kontinuerlig og gir helt reproduserbare sluttresultater. Produktene er stabile og kan lagres over lang tid.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av forprodukter med høyt fettinnhold og forbedrede fysiske egenskaper, inneholdende proteiner, karbohydrater og fett i kombinasjon med én eller flere ytterligere forkomponenter slik som mineraler, vitaminer, bindemidler og konserveringsmidler m.m., hvilke komponenter blir blandet sammen i nærvær av fuktighet og under bruk av høye blandekrefter, varme og trykk, og deretter utsatt for ytterligere behandlingstrinn innbefattende pelletisering, eventuelt tørking og kjøling, karakterisert ved at foret i form av individuelle partikler, granuler eller pellets blir nedsenket i et varmt oljebad ved en temperatur på 100-140°C og blir holdt i badet i 0.75-5 min. og inntil en vesentlig del av det vann som er tilstede fordamper og den varme olje har trengt inn i de åpne porer og mellomrom som dannes av det fordampede vann, og der oljen oppgraderes ved at peroksider og andre oksidasjonsprodukter fjernes fra oljen sammen med det fordampede vann, hvoretter produktet overføres til et andre oljebad med en temperatur under 100°C for å fullføre oljeabsorpsjonen og oppnå et stabilisert sluttprodukt med høyt fettinnhold.

2. Fremgangsmåte for fremstilling av forprodukter ifølge krav 1, karakterisert ved at temperaturen i det andre oljebad holdes mellom 40-60°C.

3. Fremgangsmåte for fremstilling av forprodukter ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at behandlingstiden i det første oljebad holdes mellom 1-4 minutter og behandlingstiden i det andre oljebad også holdes mellom 1-4 minutter.

4. Forprodukt fremstilt ifølge fremgangsmåten i hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at det foreligger i form av individuelle partikler eller pellets med et fettinnhold på 30% eller høyere og har et glatt og hårdt overflatesjikt som forhindrer agglomerering av de individuelle partikler.