NO305103B1 - FremgangsmÕte til fremstilling av f¶rpellets med forbedret bindeevne og flytbarhet i vann - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av forpellets med forbedret bindeevne og flytbarhet i vann, til foring av fisk, hvor det oppmales et egnet fiskeråstoff av helfisk og/eller avfallsmateriale fra slakteanlegg og det eventuelt iblandes andre formaterialer såsom fiskemel, karbohydrater, vitaminer, mineraler, og vann, og det oppmalte materiale pelletiseres.

Oppfinnelsen har således befatning med foring av fisk, og særlig i oppdrettsanlegg, og kan følgelig omfatte oppdrett i saltvann, ferskvann, i mærer som står i sjøen eller i landbaserte anlegg.

De forpellets med varierende sammensetninger som for tiden anvendes i fiskeoppdrett fremstilles ved en prosess hvor de nød-vendige ingredienser blandes sammen i et dertil egnet blandeverk. De nødvendige ingredienser til tørt for omfatter vanligvis fiskemel, fiskeolje og karbohydrater med tilsetning av mineraler og vitaminer. Våtfor eller "moist pellet" lages med utgangspunkt i ensilasje eller vått fiskeråstoff. Tørrfor pelletiseres eller ekstruderes under høyt trykk og temperatur. Pelletsen tørkes for fjerning av overskuddsvann slik at fuktigheten kommer ned i under 10 %. Etter ekstrudering har pelletsene vanligvis en temperatur på 100-140 °C slik at de i stor grad tørker på grunn av egen-varmen. For å oppnå det ønskede fuktighetsinnhold er det også mulig å tilføre varme i form av varm tørrluft.

Ved en slik prosess fremstilles det forpellets for f.eks. oppdrettsfisk, og disse pellets med under 10 % fuktighet har god lagringsbestandighet og er godt egnet for transport.

Med for-pellets som er fremstilt på denne måte er det imidlertid flere uheldige trekk, både hva gjelder produktkvaliteten samt ved anvendelsen under foring av fisk.

Tørrpellets har som nevnt et fuktighetsinnhold på under ca.. 10 %. Dette regnes som en tilnærmet øverste grense for at det skal opprettholde en tilstrekkelig bestandighet under lagring. Overskrider fuktighetsgehalten ca.. 10 %, øker faren for mugg-dannelser slik at foret blir ubrukelig.

Ved den ovennevnte ekstrudering/tørkebehandling hvor temperaturen kommer opp i 100-140 °C øker faren for at at fettandelen i foret begynner å harskne/oksidere og danner giftstoffer. På grunn av forets lave vanninnhold bruker dessuten fisken mere energi (dvs. i form av kalorier) til omsetning av proteiner til fiskemuskulatur, slik at det vil være en fordel å kunne øke ferskvanninnholdet i forpellets.

Fisk i oppdrettsmærer fores vanligvis manuelt eller ved hjelp av foringsautomater som periodevis sprøyter eller slynger ut en gitt mengde for over vannflaten. De ovennevnte forpellets har imidlertid som regel en ganske løs konsistens slik at det for som ikke umiddelbart spises etterhvert vil desintegreres ved kontakten med vannet. Pelletsene deles således opp i sine enkelt-bestanddeler som så blir svevende r.undt i sjøen.

Konsekvensen av dette er at en stor del av foret forspilles, idet mye av næringsstoffene løses opp i vannet. Det representerer dessuten en betydelig forurensningskilde i sjøen.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en ny metode ved fremstillingen av fiskefor hvorved de ovennevnte ulemper helt eller delvis elimineres.

Således tas det med den foreliggende oppfinnelse sikte på å frembringe forpellets som er bedre egnet som for ved at de har mindre oppløsningstendens i vann, dvs. at den har bedre bindeegenskaper.

Videre tas det sikte på å frembringe en forpellets med høyere fuktighet, bl.a. for at den skal være bedre tilpasset fiskens fordøyelsebehov.

Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen ønsker man å fremstille en forpellets hvor man kan senke innholdet av karbohydrater og allikevel en opprettholde en tilfredsstillende binde-evne.

Ifølge et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen tas det sikte på å frembringe en metode som vil innebære at fikseslaktavfall og annet fiskeråstoff såsom hel fisk kan anvendes som forråstoff, og slik at eventuelle mikroorganismer og bakterier ødelegges under fremstillingsprosessen.

Dessuten er det et formål med oppfinnelsen å kunne frembringe et fullverdig for hvis fremstilling og anvendelse vil medføre store økonomiske besparelser for oppdrettsnæringen.

Fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at pelletsene bestråles i et mikrobølgekammer med mikrobølger i mikrobølgefrekvensområdet 1.000 - 100.000 MHz, fortrinnsvis i frekvensområdet på 2450 + 50 MHz og en bølgelengde på ca 12 cm, slik at pelletsenes temperatur under bestrålningen opprettholdes i området 50 - 100 °C, og at pelletsene etter behandlingen får en fuktighet på 10 - 30%.

Ifølge en foretrukket utførelse opprettholdes temperaturen ved 75-90 °C, slik at fuktigheten blir 20 - 30 %. En fuktighet på ca. 25 % har vist seg å være særlig gunstig.

Behandlingen kan gjennomføres i en tunnelovn omfattende et mikrobølgekammer, og hvor pelletsen med konstant hastighet frem-føres gjennom mikrobølgekammeret på et transportbånd. Fremgangsmåten kan ogå gjennomføres satsvis.

De ovennevnte helfisk kan omfatte enhver egnet type fisk såsom sild, lodde, sardiner osv, og av alle egnede størrelser, mens de egnede formaterialer kan omfatte fiskemel, fiskeolje og karbohydrater, samt eventuelle tilsetninger av mineraler, vitaminer og ferskvann.

Pelletsen behandles fortrinnsvis med mikrobølger i et frekvensområde på 2450 mHz + 50 MHz og bølgelengde på ca. 12 cm, samt at det ved denne fremgangsmåte foretrekkes at temperaturen opprettholdes ved 75-90 °C, mens fuktigheten er 20 - 30 %.

Ved den foreliggende oppfinnelse kan det således fremstilles forprodukt med særlig gunstige egenskaper. Forproduktet fremstilt ifølge oppfinnelsen er særlig egnet for tilnærmet umiddelbar be-nyttelse, siden det har en høyere fuktighet enn normalt. Dette også siden fremgangsmåten lettvint kan tilpasses mindre oppdrettsanlegg .

Det har vist seg at den ovennevnte behandling påvirker forpelletsenes oppdriftsforhold slik at de flyter i vann. Det har også vist seg at foret får en meget god bindevne, dvs. at dens tendens til desintegrering er sterkt redusert. Derved oppnår man den store fordel at formaterialet blir bedre utnyttet av fisken. Videre får man et kvalitetsmessig bedre produkt (10-40 % fuktighet) i og med at fisken da får et større tilskudd av ferskvann via foret enn ved de tidligere tørr-forpellets.

En annen og vesentlig fordel med foret som er fremstilt ved den nye fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, er at man milømessig oppnår særlig gunstige resultater, siden foret ikke så lett går i stykker ved kontakten med vannet.

Ytterligere trekk og fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse, og under hen-visning til tegningen som viser et anlegg omfattende en mikro-bølgeovn .

Det er kjent å anvende mikrobølgeteknikk til desinfisering og pasteurisering av næringsemner for å drepe bakterier og mikroorganismer. Dessuten anvendes denne tekniologi både industrielt og i vanlige husholdninger til hurtig oppvarming og koking av matvarer. Mikrobølger defineres som elektromagnetiske bølger med bølgelengder i området 30-0,3 cm og frekvenser 1000 MHz til omlag 100.000 MHz. Således dekker mikrobølgene et intervall av det elektromagnetiske spektrum begrenset av radiobølger på siden med lengre bølger og infrarøde bølger på siden med kortere bølger. Når utstrålte mikrobølger treffer et materiale som omfatter polare grupper settes disse i bevegelse og oppvarmes. Vann er en slik polar forbindelse. Det henvises til en oversiktsartikkel vedrørende denne teknologi av Dipl.Phys. K. Koch med tittelen "Uber den Einsats der Mikrowellentechnik zum Haltbarmachen von Lebensmitteln", publisert av Hermann Berstorff Maschinenbau, GmbH Hannover, Vest Tyskland.

Den effekt P som opptas av et dielektrisk stoff er gitt ved likningen:

hvor m er massen (kg), E er elektrisk feltstyrke (V/cm), f er frekvens (Hz), e'r er relativ dielektrisitetskonstant, d er tapsvinkelen og K en konstant.

Temperaturstigningen T i et bestrålt stoff er forøvrig proporsjonal med den absorberte mikrobølgeeffekt P (KW) og omvendt proporsjonal med den spesifikke varmekapasitet c (kWh/kgxK) og tettheten p (kg/dm3 ) etter likningen:

I tillegg til tidsintervallet for bestrålningen er dette de avgjørende parametre som må tas i betraktning når et formateriale skal behandles som ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Mikrobølgebehandling av næringsmidler er offentlig regulert og i vanlige mikrobølgeovner godtas det benyttet en frekvens på 2450 MHz + 50 MHz med bølgelengde ca. 12,24 cm.

Når vann utsettes for mikrobølgestråler settes således vann-molekylene i svingninger og varmes opp og vil til slutt fordampes ved kokning. Proteiner er et annet slikt stoff i det aktuelle formateriale, og antas å koagulere og stivne lik eggehviten i et egg som kokes på vanlig måte.

Når man skal bestemme hvor mye effekt som må tilføres et

heterogent materiale såsom et forstoff som skal oppvarmes et gitt temperaturintervall med mikrobølger, må man ta hensyn til de fak-torer som er angitt i de de ovennevnte likninger. Vanninnholdet i en slik forblanding er, pga vannets høye fordampningsvarme, en

vesentlig parameter under kaloriberegningen siden formaterrialet skal tørkes, dvs. når en del av vannet skal fjernes fra forbland-ingen. Således kan den nødvendige effekttilførsel for en gitt forsammensetning bestemmes ved overslagsberegninger. For videre detaljer vedrørende slike beregninger skal det vises til den foran angitte publikasjon.

Forøvrig er det relevant å frembringe en egnet oppvarmings-prosedyre empirisk.

I det etterfølgende skal det beskrives forsøk med, og analyser av forpellets, som var oppvarmet som angitt foran.

For varmebehandling av forpellets med mikrobølger ble det anvendt en mikrobølge-tunnellovn med et gjennomløpende transportbånd, og ovnen er vist skjematisk på figuren. Ovnen var levert av Hermann Berstorff Maschinenbau GmbH Hannover, Vest Tyskland, og er omtalt i den ovennevnte artikkel.

Forøvrig kan enhver egnet mikrobølgeovn anvendes til de foreliggende forsøk, og mens man her har latt det behandlete materialet passere gjennom ovnen med konstant hastighet, kan det også kjøres med satsvise behandlinger.

Ovnen består av et resonatorkammer 1, et antall magnetroner, hulledere 3, absorbator 4, forpakning med pellets 5, transportbånd 6, mikrobølgegenerator 7, en reguleringsenhet 8, transportbånd 6 og forpakninger for pellets. Ovnen har en maksimal effekt på 10,8 KW, og omfatter ni magnetroner hver på 1,2 KW, slik at effekttilførselen kan reguleres trinnvis. Ovnen omfatter vanlig kjente avskjermningsorganer for personellets sikkerhet. Det henvises videre til den ovennevnte artikkel.

Forsøk 1.

Det ble fremstilt pellets ved vanlig pelletering av en blan-ding av 90 vektdeler vanlig tørr-fiskemel, 10 vektdeler karbohydrat og 50 vektdeler ferskvann, dvs. at pelletsen hadde et vanninnhold på ca. 33 %. Pelletsene ble lagt i forpaknigsenhetene 5 som ble satt på transportbåndet 6, evt. direkte på transportbåndet, og ført gjennom ovnen med en hastighet slik at pelletsene ble bestrålt i ca. 2 minutter. Magnetronene var innstilt på full effekt. Temperaturen i selve ovnsrommet ble målt til ca. 70 °C. Ved utgangen fra ovnen ble temperaturen i selve pelletsene målt til ca. 80 °C.

Pelletsene ble liggende for å avkjøles mens det fortsatt avdampet vann fra overflaten. Etter avkjøling ble fuktighets-innholdet i pelletsene målt til ca. 16 %. Det var ingen synlige tegn på endringer i pelletsenes utseende, men de var hardere enn før behandlingen, men det så ikke ut som om de.var stekt ved denne varmebehandling.

De avkjølte pellets ble nå lagt i vann i et beger. En stor andel av pelletsene fløt på vannoverflaten. Selv etter ca. 15 minutter kunne det ikke observeres noen tegn til desintegrering av pelletsen. De beholdt sin form og smuldret ikke opp. Dette gjaldt også de meget få pellets som sank ned til bunnen a<y>begeret. Selv ikke agitering eller omrøring av pellets/vann-blandingen fikk pelletsene til å smuldre opp.

Det ovennevnte forsøk ble gjentatt en rekke ganger, bortsett at man varierte vektforholdet mellom fiskemel, karbohydrat og vann. Man registrerte stort sett det samme resultat: nemlig at forpelletsene beholdt sin form selv etter at de hadde ligget lenge i vann, dvs. at de omtrent ikke smuldret opp. Videre var flytbarheten i alle forsøk meget god.

Som sammenlikning ble kommersielle og ekstruderte henholds-vis pelletterte forpellets lagt i et vannbeger. Samtlige pellets sank langsomt til bunns i begeret samtidig som at de raskt smuldret opp til mindre biter slik at vannet ble blakket.

Forsøk 2.

Fersk fiskekapp av hode/hale ble oppmalt og blandet med ca 10 % hvetemel og presset til små biter, og ble behandlet i mikro-bølgeovnen, dvs. ved føring gjennom ovnen på ca. 1/2 minutt mens effekten var regulert til ca. 500 Watt. Etter behandlingen ble bitene lagt i et beger med vann og fikk stå i 3 døgn utendørs ved temperaturer mellom 20 og 40 °C, dvs. på dagtid i stekende sol-skinn. Etter dette tidspunkt fløt fortsatt bitene, og de var ikke gått i oppløsning. Det var dessuten ikke nevneverdig utvikling lukter som tydet på virksomheten av forråtnelsesbakterier.

Konvensjonelle forpellets ble lagt i vann og fikk stå i sterk varme utendørs på samme måte, og disse gikk raskt i opp-løsning i vannet slik at dette ble uklart og grumset. Etter en stund oppstod det en tiltakende råtten lukt.

Forsøk 3.

En klump på ca. 200 gram fiskemasse/farse ble ført gjennom ovnen slik at massen ble bestrålt i ca. to minutter på full effekt. Ved utgangen fra ovnen ble temperaturen målt på masse-overflaten til ca. 65 °C, mens den var 88 °C midt inne i massen. Massen var tørr på overflaten uten at den var brent, mens den innvendig fortsatt var fuktig.

Dette forsøk ble gjentatt flere ganger og hver gang registrerte man at temperaturen inne i massen var høyere enn på overflaten, at overflaten var stort sett tørr, og at den innvendig var massen svært fuktig.

Tolkning av resultatene.

Det har altså vist seg at forpellets som behandles/tørkes ved hjelp av mikrobølger ifølge den foreliggende oppfinnelse har en mye bedre binde-evne, og pelletsene bevarer sin form selv etter å ha ligget i vann i lengre tid, dvs. opptil flere døgn. Dette er en meget overraskende og uventet effekt. Dette synes å tyde på at mikrobølgene har påvirket sammenbindingen av de enkelte materialbestanddeler i pelletsene. Vannet i pelletsen settes, som nevnt i det foranstående, i vibrasjoner og avdrives ved kokning. At pelletsens bindevne øker kan skyldes at det polare protein har blitt koagulert eller avbundet slik at det virker som en slags lim som holder pelletsens andre finpartikler sterkere sammen. Derved blir pelletsene sterkt motstandsdyktig mot den oppløsningsevne som vannet bevirker. Et vesentlig trekk ved den foreliggende oppfinnelse er følgelig at forblandingens proteininnhold kan anvendes til å opprette pelletsenes økede bindingskraft. Følgelig kan blandingens innhold av karbohydrater, som tidligere har vært brukt som fyllstoff eller som et binde-middel, nedsettes. Det er også svært uventet og overraskende at de mikrobølgebehandlede pellets har en så mye bedre flyteevne enn de andre konvensjonelle forpellets. Selv etter flere døgn kan altså forpellets fremstilt ved den foreliggende oppfinnelse, fortsatt flyte. Dette kan tyde på at mikrobølgebehandlingen medfører endringer inne i pelletsen slik at vanninntrengningen nedsettes og eventuelle indre oppløsningsprosesser av næringsstoffene bremses. Det kan således tenkes at det den ovennevnte proteinkoagulering innebærer dannelse av lukkede hulrom som vann ikke kan trenge inn i slik at pelletsenes oppdriftsegenskaper påvirkes i en for foringsformålet positiv retning, dvs. at pelletsene flyter. Som nevnt holder pelletsene seg flytende selv etter flere døgn i vann.

En annen viktig effekt synes å være at pelletsene ikke overopphetes over temperaturer på 90-100 °C under behandlingen med mikrobølger. Dette viser forsøk nr. 3 hvor massen etter behand lingen faktisk var kaldere på overflaten, dvs. nærmest stråle-kilden, enn inne i hovedmassen. Dette kan skyldes at på masse-overflaten fordrives vannet først samtidig som at proteinet koagulerer slik at strålene her mister en del av sin effekt. Videre kan dette forklares ved at når proteinet i fåret er koagulert mister det sin evne til å omvandle den absorberte bølgeenergi til varme med den følge at temperaturen faller i overflatesjiktet, siden også vannet allerede er avdampet. Samtlige av de utførte forsøk viste at temperaturen i massen neppe vil overskride 90-100 °C ved denne behandlingen.

Dette tyder på at man kan unngå at forpellets overopphetes ved behandling med mikrobølger. Disse resultater tyder på at man ved metoden ifølge oppfinnelsen ikke når opp i de for forets fettinnhold skadelige temperaturområder hvor fettstoffene begynner å harskne, slik det alltid er en fare for når man på tradi-sjonell måte ekstruderer en fuktig forblanding med høyt trykk etterfulgt av en tørkeprosess.

Som vist i forsøk 2 ble pellets, fremstilt som ifølge oppfinnelsen oppbevart i vann ved høy temperatur i to døgn uten nevneverdig utvikling av lukter fra nedbrytning fra bakterier eller mikroorganismer. Dette kan bare bety at foret ved behandlingen ifølge oppfinnelsen er blitt helt eller delvis desinfi-sert. Det er forøvrig velkjent at mikrobølger dreper bakterier og mikroorganismer.

På grunn av faren for utvikling og spredning av sykdommer setter myndighetene sterke begrensninger på hvordan avfall fra slakting av fisk ved oppdriftsanlegg kan behandles. Det er således ikke uten videre tillatt å benytte slikt avfall til fiskefor. Resultatet er at avfallet må lagres og således hoper seg opp på land.

Ved den foreliggende oppfinnelse er det imidlertid vist at dette avfall, som representerer en viktig proteinkilde, kan anvendes til fremstilling av tilfredsstillende forpellets. Som vist foran kan man ved fremgansgmåten ifølge oppfinnelsen utnytte proteinet i ulike slike råstoffer som et bindende middel. Det ovennevnte fiskeavfall kan nå på hygienisk forsvarlig måte inn-føres i et pelletsanlegg hvorved proteinets bindeevne fremkalles ved mikrobølgebestrålning, samtidig som at den samme stråling kan anvendes til å uskadeliggjøre bakterier og mikroorganismer.

Det er derfor ifølge den foreliggende oppfinnelse frembrakt en fremgangsmåte til fremstilling av for hvor slikt avfall kan anvendes. Dessuten kan det anvendes alle typer egnede fiskerå-stoffer, hvorav også helfisk. Dette innebærer igjen at man kan fremstille forprodukter av slakteriavfall som representerer en stor proteinkilde, samt av helfisk, uten å måtte gå veien om fiskemelproduksjon, noe som vil bety en vesentlig rasjonalisering av fremstillingen av fiskefor. Videre oppnår man at proteininn-holdet i fiskeforet kan økes slik at det også blir et mere høy-verdig forprodukt.

Ved den foreliggende oppfinnelsen er det følgelig fremskaf-fet en fremgangsmåte til behandling av fiskefor, og som er enkel å tilpasse selv til små oppdrettsanlegg. Dette betyr at oppdret-teren nå kan fremstille sitt eget for på basis av råstoffer som tørrfor og andre nødvendige fylstoffer og tilsetninger, samtidig som han ved behov kan utnytte de eventuelle forråd av slakteav-fall. Fremgangsmåten kan således tilpasses selv de minste anlegg hvor det skal oppfores fisk.

Det således fremstilte produkt vil som følge av den nye fremgangsmåte ha et for fisken velegnet vanninnhold, det har bedre bindende egenskaper, og det flyter i vann. Følgelig oppnår

man også store miljømessige fordeler med den foreliggende oppfin-neiser.

Det kan være mange mekanismer som gjør at mikrobølgebehand-ling av forpellets gir de overraskende forbedrede flyte- og bindeegenskaper slik det har vist seg ved den foreliggende oppfinnelse. I denne beskrivelse har man rettet en del av oppmerk-somheten og vurderingene på proteinets egenskaper ved bestrålning. Man skal imidleritid ikke være bundet av disse fremlagte teorier. Det er klart at det også kan være andre årsaker til de ovennevnte effekter.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte fremstilling av forpellets med forbedret bindeevne og flytbarhet i vann, til foring av fisk, hvor det oppmales et egnet fiskeråsoff av helfisk og/eller avfallsmateriale fra slakteanlegg og det eventuelt iblandes andre formaterialer såsom fiskemel, karbohydrater, vitaminer, mineraler, og vann, og det oppmalte materiale pelletiseres,karakterisert vedat at pelletsene bestråles i et mikrobølgekammer med mikrobølger i mikrobølgefrekvensområdet 1.000 - 100.000 MHz, fortrinnsvis i frekvensområdet på 2450 + 50 MHz, og en bølgelengde på ca 12 cm, slik at pelletsenes temperatur under bestrålningen opprettholdes i området 50 - 100 °C, og at pelletsene etter behandlingen får en fuktighet .på 10 - 30%.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat temperaturen opprettholdes ved 75-90 °C, og slik at fuktigheten blir 20 - 30 %.