NO309673B1 - Gelert fôrprodukt, middel for å lage produktet og fremgangsmåte for fremstilling av nevnte produkt - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører gelerte forprodukter som omfatter råmaterialer av animalsk eller marin opprinnelse, inkludert avskjær, 0,5-5 vekt% alginat eller pektin, en kalsiumkilde, standard foringredienser som proteiner, lipider, karbohydrater, vitaminer, mineraler, fargestoffer osv. Oppfinnelsen omfatter videre en fremgangsmåte for å fremstille de nevnte produktene og midler for å fremstille dem.

Fremgangsmåten omfatter å blande råmaterialer av marin eller animalsk opprinnelse, omfattende avskjær, alginat eller pektin og en kalsiumkilde og standard foringredienser. Den nevnte blandingen partikuleres til enhver nyttig geometrisk form, hvoretter den utsettes for syrebehandling i bad med henblikk på geling.

Gelerte forprodukter brukes i fiskeoppdrettsnæringen, men det har vært flere problemer både i forbindelse med råmaterialene og med sluttproduktet. Råmaterialet har i praksis vært begrenset til fersk eller frossen fisk samt fiskeavskjær som er blitt finfordelt før det er blitt blandet med alginatet. Dette betyr at det ikke har vært mulig å bruke konservert råmateriale, slik at forprodusenten har vært avhengig av at det finnes ferskt råmateriale tilgjengelig året rundt samt av frysekapasiteten m.m. Et annet problem har sammenheng med pelleteringstrinnet. Råmaterialet inneholder betydelige mengder vann, og det har vært nødvendig å tilsette vannbindende midler for å få pelleter som har tilstrekkelig styrke før de tilføres gelingsbadet. Én måte å løse dette problemet på har vært å tilsette betydelige mengder mel, hovedsakelig hvetemel og fiskemel. Dette fører imidlertid til at foret blir fortynnet og reduserer dermed det relative innholdet av ønskede komponenter som fett og protein, og gjør innholdet av karbohydrater for høyt til å være optimalt for fisken. I tillegg til disse problemene fører tilsetting av slike vannbindende midler også til at foret blir dyrere.

Dagens gelerte våtfor har en annen begrensning ved at det må brukes i løpet av et par dager, muligens én uke, etter produksjon (avhengig av temperatur). Følgelig har fiskeoppdretterne bare produsert for til kortsiktig bruk. Frysing av pelleter har vært testet og virker, men det er dyrt, og det har oppstått betydelige problemer ved tiningen av pelletene.

Flere gelerte forprodukter og fremstillingsmåter for disse er beskrevet tidligere. Således beskriver WO95/9528830 en prosess ved omgivelsestemperatur for å fremstille et vannstabilt for for vannlevende dyr, inkludert fisk og skalldyr. Foringrediensene alginat og ferskvann blandes til en masse som inneholder 0,5-10% alginat. Massen blir deretter utsatt for divalente kationer for å danne en vannstabil alginatgel som senere blir formet til forpelleter. Fortrinnsvis blir en kontrollert mengde luft eller nitrogen pisket inn i massen før gelingstrinnet for å gi pelletene en forhåndsbestemt spesifikk tetthet. Pelletene dannes ved konvensjonelle metoder som skjæring, opphakking, sprøyting eller lavtrykksekstrudering ved omgivelsestemperatur. Selv om høye temperaturer, blanding og ekstrudering før gelingen unngås, og man dermed unngår tap av vitaminer osv., blir den totale prosessen kostbar og det avsluttende pelleteringstrinnet kompliserer prosessen.

Norsk patent nr. 95894 beskriver videre blanding av foringrediensene i vann og tilsetting av et vannløselig alginat, et kalsiumsalt og en forsinker som fosfat slik at det dannes en gellignende sammenhengende masse. De våte foringrediensene og alginatblandingen ekstruderes til strenger som tilføres et gelingsbad inneholdende kalsiumklorid, som reagerer med alginatet slik at det blir dannet et gelert for.

Norsk patentsøknad nr. 910390 beskriver en lignende metode for fremstilling av for med regulert struktur og tetthet. Foringrediensene blandes med alginat og kalsiumkarbonat, og når en syre tilsettes til denne blandingen blir karbondioksid frigjort på samme tid som blandingen geleres. Problemet med pelletering/ ekstrudering av foret blir løst ved at pelleteringen foretas mens blandingen bare er delvis gelert, og pelletene deretter får modnes i en tid før de brukes, slik at de blir sterke nok. Denne fremgangsmåten for å unngå at pelletenes gelstyrke blir ødelagt under pelleteringen er vanskelig å kontrollere, og det avsluttende modningstrinnet fører til flere problemer i forbindelse med produksjonen, som redusert kapasitet, ekstra lagring osv., før pelletene kan håndteres trygt.

Det finnes også et kommersielt tilgjengelig gelert våtfor som kalles "Rubin-foret" og som er beskrevet på Internett-adressen http://www.rubin.no samt i en brosjyre fra Stiftelsen Rubin, Pirsenteret, 7005 Trondheim, Norge, utgitt i august 1997. Dette foret omfatter ca. 70% fiskeavskjær, ca. 10% fiskeolje, ca. 5% taremel inneholdende alginat, ca. 10% hvetemel, ca. 5% fiskemel samt mindre kvanta vitaminer, mineraler, kalsiumkarbonat og fargestoff. Dette foret er laget av fersk fisk/fiskeavskjær eller frossen fisk/fiskeavskjær. De tørre ingrediensene blandes og pelleteres, hvoretter pelletene transporteres gjennom et gelingsbad inneholdende svak maursyre. Foret kan lagres i noen få dager. En ulempe med dette foret er at det er nødvendig å tilsette hvetemel og fiskemel (15%) for å få den riktige konsistensen før pelletering og geling. Dessuten er råmaterialene begrenset til fersk og frossen fisk samt ferskt og frossent fiskeavskjær. Konservert fisk kan ikke benyttes.

Hovedformålet med oppfinnelsen var å løse problemene i forbindelse med bruk av konserverte råmaterialer eller fiskesilasje, og å redusere behovet for vannbindende midler som karbohydrater og fiskemel uten å redusere konsistensen av forproduktet eller pelletene.

Et annet formål var å konservere sluttproduktet for å kunne lagre forpelletene i minst 2-3 uker.

Et videre formål var å fjerne eller redusere mengden av alginat i produktet uten å redusere produktets gelstyrke.

Det var dessuten et formål å fremstille produkter med høyt oljeinnhold som kunne lagres i lengre tid uten å lekke olje.

Til sist var det et formål å finne et råmateriale med redusert og akseptabelt nivå av bakterier, virus, sopp og parasitter, og som likevel er nyttig for fremstilling av et gelert produkt.

For å løse de forskjellige problemene som er nevnt ovenfor begynte oppfinnerne med å studere måter å behandle råmaterialet på som ikke ville hindre eller redusere virkningen av å tilsette alginat, og gi minst den samme konsistensen på mellomproduktet under pelletering, og deretter gelere blandingen til pelleter med fast form og konsistens samtidig som de i hovedsak er uløselige i vann og frittflytende. Konserveringsmidlet må også være kompatibelt med sluttbruken av produktet. Konservering med syrer som maursyre viste seg å gi betydelige problemer under senere trinn i prosessen. Tidligere forsøk på å fremstille pelleter direkte fra opphakkede fiskebiprodukter har ikke vært vellykkede. Det har vist seg vanskelig å få til pelleter med den nødvendige konsistens kun ved hjelp av gelingsteknikker, ettersom tilsetting av alginat fulgt av geling ikke økte hverken viskositeten eller den endelige konsistensen tilstrekkelig. Tilsetting av et vannholdig eller vannabsorber-ende middel som ekstrudert hvetemel og/eller fiskemel er derfor blitt oppfattet som nødvendig for å lette fremstillingen av pelleter ved tradisjonelle metoder. Av denne grunn ble det bestemt simpelthen å forsøke å øke pH-verdien i råmaterialet i stedet for å redusere den, og se hvilken virkning tilsetting av base ga. Innledende tester ble utført med tilsetting av KOH til opphakkede fiskebiprodukter. Det viste seg overraskende at tilsetting av KOH ga råmaterialet en fastere konsistens, og etter hvert som pH-verdien økte syntes det å øke råmaterialets evne til å holde vann i et slikt omfang at det knapt syntes å være behov for konvensjonelle binde-midler for vann. Forblandingen uten formel kunne pelleteres uten at geling måtte skje i mikseren. I tillegg ble det oppnådd to fordelaktige virkninger i forbindelse med alginatets oppførsel. Alginatet oppløste seg lettere ved høyere pH-verdi, og alginatforbruket som følge av geling i blanderen ble redusert ettersom innholdet av Ca<+> ble redusert. Mengden av alginat som var tilgjengelig for den påfølgende gelingsprosessen ble derfor redusert. Denne gelingen i syrebad kunne deretter ut-føres og ga som resultat pelleter som hadde forbedret konsistens, var frittflytende og ikke-klebrige. Å starte gelingen fra et høyere pH-nivå ga en mer effektiv gelingsprosess. På bakgrunn av resultatene fra de innledende testene og observasjonene som ble gjort, ble det foretatt mer systematiske eksperimenter med konseptet for behandling av råmaterialet.

Råmaterialene som skal behandles innenfor konseptet omfatter først og fremst fiskeavskjær og hel fisk som vanligvis blir opphakket. Fiskearten er ikke kritisk, det kan dreie seg om forskjellige torskefisker, sild, lodde osv. Dyrekjøtt og dyre-avskjær kan også behandles i henhold til oppfinnelsen når det er aktuelt å bruke slikt materiale, som for eksempel i for til kjæledyr.

Anvendelige tilsetningsstoffer for å øke pH-verdien omfatter KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, NaHC03) Na2C03, (NH4)2C03 og blandinger av disse. Urea kan også tilsettes til råmaterialet for å øke produktets konserverende egenskaper.

Det viste seg at råmaterialet kunne konserveres i flere måneder ved å bringe pH-verdien opp så høyt som til pH 12. Konserveringstiden er avhengig av typen råmateriale og pH-verdien som velges. Ytterligere konserveringsmidler som anti-oksidanter kan benyttes for å forbedre konserveringen.

Alginatkomponenten omfatter et hvilket som helst av forskjellige derivater av alginsyre. Alginat er en familie av uforgrenede binære kopolymerer av (1,4)-koblet P-D-manuronsyre (M) og -L-guluronsyre (G)-rester med store variasjoner i sammensetning og sekvens. Betegnelsen alginat omfatter her et hvilket som helst renhetsnivå, fra alginat av teknisk kvalitet inneholdende små mengder alginat, helt til ultrarene kvaliteter, av en polymer med den kjemiske sammensetningen som er beskrevet ovenfor. Betegnelsen alginat omfatter også enhver naturlig fore-kommende polymer, både fra brunalger og med bakterielt opphav, samt enzymatisk modifisert alginat.

Det har også vist seg at pektin kan benyttes som gelingsmiddel.

Det gelerte produktet i henhold til oppfinnelsen kan ha enhver nyttig geometrisk form. Produktet kan følgelig for eksempel være i form av partikler, pelleter, strimler og til og med store plater.

Omfanget av oppfinnelsen og dens særlige kjennetegn er som beskrevet i kravene.

Det gelerte forproduktet i henhold til oppfinnelsen inneholder 80-98 vekt% råmateriale fra fisk eller dyr forhåndsbehandlet med KOH og/eller NaOH, KHC03, K2CO3, NaHC03 eller Na2C03 og kan inneholde 0-10 vekt% fiskemel eller karbohydrater.

Et spesielt produkt er i form av pelleter med en diameter på 15 mm med en gelstyrke på 100-400, målt som kraften i gram som er nødvendig for at en sylinder på 25 mm skal komprimere pelletene 2 mm.

Oppfinnelsen vedrører også midler for å fremstille det gelerte produktet, omfattende råmaterialer av animalsk eller marin opprinnelse, inkludert avskjær, forhåndsbehandlet med KOH og/eller NaOH, KHCO3, K2C03, NaHC03 eller Na2C03 i kvanta som er tilstrekkelige for å gi det nevnte råmaterialet en pH-verdi på 8-12.

De særlige kjennetegnene ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at det benyttes råmateriale som er forhåndsbehandlet med KOH og/eller NaOH, KHCO3, K2C03, NaHC03 eller Na2C03 før tilsetting av alginat eller pektin, hvoretter den resulterende blandingen blir formet til den ønskede form og deretter behandlet i syrebad for å danne det gelerte produktet.

Syrebadet som benyttes kan ha en pH-verdi på 2,0-5,5.

Gelingen i badet kan utføres i et tidsrom fra 30 sekunder til 12 timer.

Det kan benyttes et syrebad som inneholder maursyre.

Kalsiumkilden kan tilsettes til syrebadet, fortrinnsvis som CaCl2.

Oppfinnelsen vil bli ytterligere forklart og beskrevet i de følgende eksemplene og figurene.

Figur 1 viser vannbinding i råmaterialet som en funksjon av tilsatt KOH.

Figur 2 viser pelletenes gelstyrke som en funksjon av tilsatt alginat.

Figur 3 viser pelletenes gelstyrke som en funksjon av pH-verdien og syre-konsentrasjonen i gelingsbadet. Figur 4 viser pelletenes gelstyrke som en funksjon av alginatkonsentrasjonen

og tilsatt mengde KOH.

Figur 5 viser pelletenes gelstyrke som en funksjon av gelingstiden.

Figur 6 viser vannbinding i storfehjerter som en funksjon av % KOH.

Eksempel 1

Opphakket sild ble blandet grundig med KOH i kvanta nødvendige for å bringe pH-verdien i blandingen opp til pH 10. Deretter ble taremel inneholdende omkring 20% alginat, i kvanta tilsvarende 5 vekt% i det endelige foret, også blandet med råmaterialene. Foringredienser som fargestoffer, vitaminer osv. ble også blandet med råmaterialet på dette stadiet og arbeidet inn i forblandingen til alle bestand-delene var godt fordelt og alginatet var oppløst. Blandingen ble deretter matet inn i en pelleteringsmaskin og forstrengene som ble dannet overført til et bad som inneholdt 4% maursyre. Syrebadet hadde en pH-verdi på 2,5, og dette startet gelingen av pelletene. Omfanget av gelingen viste seg å være avhengig av hvor lenge materialet befant seg i badet, og av pH-verdien. Allerede etter omkring ett minutt ble det dannet kraftige pelleter med en fast konsistens. Det ble foretatt en parallell test med den samme blandingen, bortsett fra at det ikke ble tilsatt KOH før pelletering. I dette tilfellet var strengene/pelletene fra pelleteringsenheten langt mykere i sin konsistens, det ble ikke dannet ordentlige pelleter, og det gelerte produktet var også mindre fast enn produktet som ble fremstilt ved tilsetting av

KOH.

Eksempel 2

Dette eksemplet viser den vannbindende virkningen av å tilsette KOH til råmaterialet. Den veide fisken, med og uten tilsetting av KOH, ble sentrifugert ved 23430 G i 20 minutter ved 20°C, og etter sentrifugeringen ble den fjernede væsken, bestående av olje pluss vann, registrert som prosent av den opprinnelige vekten av råmaterialet. Resultatene av disse eksperimentene er vist i Tabell I og

Figur 1.

Tilsetting av KOH viste seg å binde vannet i en slik grad at den fjernede væske-mengden falt betydelig allerede ved tilsetting av 0,5% KOH. Det viste seg videre at når KOH ble tilsatt til råmaterialet, besto den fjernede væsken kun av olje. Når 2,0% KOH ble tilsatt syntes også oljen å bli bundet, ettersom det ikke ble fjernet væske ved sentrifugeringen. Tilsvarende resultater ble også funnet når råmaterialet ble behandlet med NaOH. Den vannbindende virkningen av å tilsette KOH eller NaOH til fiskeråvarene kan brukes til å pelletere produktingrediensene til pelleter med den ønskede konsistens og hardhet uten å være basert på noen geling i mikseren.

Eksempel 3

Dette eksemplet viser variasjon i gelstyrken til forpelletene som en funksjon av tilsatt alginat. Gelingen ble foretatt i 5% maursyre over natten.

Gelstyrken ble målt på følgende måte:

Instrument: TA-XT2 Konsistensanalysator

Probe: P/25A (25 mm aluminiumsylinder med flat overflate) Testhastighet: 0,1 mm/sek.

Avstand: 2 mm komprimering

Pelletenes diameter var: 15 mm

Resultatene er vist i Tabell II og Figur 2. I figuren er alginatmengden oppgitt som prosent alginat i form av taremel inneholdende omkring 20% alginat. 5% alginat i

tabellen tilsvarer dermed omkring 1% rent alginat. Gelstyrken uttrykkes som kraften i gram som er nødvendig for å komprimere pelletene 2 mm. Pelleter i henhold til oppfinnelsen sammenlignes med pelleter av det kommersielt tilgjengelige "Rubin-foret" som inneholder 5% tare og 15% formel. Det ble ikke tilsatt KOH til det sistnevnte foret, mens det andre nye foret var blitt behandlet med henholdsvis 1% og 2% KOH i stedet for å tilsette formel.

Ut fra dette eksperimentet kan man se at mengden av alginat kan reduseres betydelig sammenlignet med det kjente "Rubin-foret" uten å redusere gelstyrken hvis råmaterialet er blitt behandlet med KOH.

Eksempel 4

Dette eksemplet viser virkningen av pH/syrekonsentrasjon i gelingsbadet på pelletenes gelstyrke. Råmaterialet hadde vært behandlet med 2% KOH, og gelingstiden var 2 minutter. pH-verdien ble målt på overflaten av pelletene 24 timer etter geling. Gelstyrken ble målt som angitt i Eksempel 3. Resultatene av disse eksperimentene er vist i Tabell III og Figur 3.

Av Tabell III og Figur 3 kan man se at gelstyrken øker betydelig når pH-verdien på pelletoverflaten reduseres.

Eksempel 5

Dette eksemplet viser virkningen av å tilsette KOH til fiskeråmaterialet på pelletenes gelstyrke og pH-verdi. Resultatene av disse eksperimentene er vist i Tabell IV og Figur 4.

Av disse eksperimentene kan man se at gelstyrken vil øke med økende pH-verdi i råmateriale. Videre er det åpenbart at ved "Rubin-foret" faller gelstyrken markert når det ikke er formel til stede.

Eksempel 6

Dette eksemplet viser virkningen av gelingstiden på pelletenes gelstyrke. Eksperimentene ble utført på blandinger behandlet med 2% KOH, og pH-verdien i gelingsbadet var 2,5. Resultatene av disse eksperimentene er vist i Tabell V og

Figur 5.

Disse eksperimentene viser at gelstyrken øker betydelig når gelingstiden forlenges.

Eksempel 7

Dette eksemplet viser virkningen av å tilsette en base når råmaterialet er opphakket dyrekjøtt og/eller -avskjær. Opphakkede storfehjerter, uten vannbindende mel, ble blandet med alginat, og det ble tilsatt henholdsvis 1% og 2% KOH. Denne blandingen kunne lagres i lengre tid eller tilføres direkte til et gelingsbad som inneholdt kalsiumioner og maursyre. Eksperimentet viste at tilsetting av KOH førte til binding av vann på samme måte som ved råmateriale fra fisk. Visuell observa-sjon av gelingsprosessen viste tilsvarende virkninger som ved råmateriale fra fisk, og resultatet ble ikke-løselige pelleter som ikke klebet. Denne bestemte typen råmateriale har imidlertid fastere opprinnelig konsistens enn fisk, og også enn andre animalske biprodukter. Følgelig var det vanskelig å måle gelstyrken ved hjelp av målemetoden som er benyttet i de ovenstående eksemplene.

Denne typen animalsk for er særlig nyttig til for til kjæledyr som katter, hunder osv.

Gelstyrken er oppgitt i tabellen som kraft i gram som er nødvendig for en komprimering på 2 mm, på samme måte som i Eksempel 3. Resultatene av dette eksperimentet er vist i Tabell VI og Figur 6.

Gjennom foreliggende oppfinnelse har oppfinnerne klart å løse betydelige problemer i forbindelse med forskjellige råmaterialer som hyppig brukes til gelert for. Det er fremstilt pelleter med den ønskelige konsistens og gelstyrke uten å fortynne produktet med vannbindende komponenter som hvetemel eller fiskemel, slik det er gjort i "Rubin-foret". Det nye produktet kan også fremstilles med mindre mengder alginat enn vanlig uten å redusere gelstyrken. Både produktet og mellom-produktene som omfatter råmateriale behandlet med base kan lagres over lengre tid. Råmateriale behandlet på denne måten var følgelig egnet som råmateriale for gelerte produkter. Behandlingen hadde også en desinfiserende virkning med hensyn på bakterier, virus, sopp og parasitter. Følgelig er betydelige problemer i forbindelse med alle hittil kjente konvensjonelle våtfor, som har hindret dem i å bli brukt i stor skala i industrielt lakseoppdrett, løst gjennom foreliggende oppfinnelse.

Claims (9)

1. Gelerte forprodukter omfattende råmaterialer av animalsk eller marin opprinnelse, inkludert avskjær, 0,5-5 vekt% alginat eller pektin, en kalsiumkilde, standard foringredienser som proteiner, lipider, karbohydrater, vitaminer, mineraler, fargestoffer osv., karakterisert ved at produktet inneholder 80-98 vekt% råmateriale fra fisk eller dyr, forhåndsbehandlet med KOH og/eller NaOH, KHC03, K2C03, NaHC03 eller Na2C03.

2. Gelert fiskeprodukt i henhold til krav 1, karakterisert ved at produktet inneholder 0-10 vekt% fiskemel eller karbohydrater.

3. Gelert fiskeprodukt i henhold til krav 1, karakterisert ved at produktet er pelleter med en diameter på 15 mm og har en gelstyrke på 100-400, målt som kraft i gram for at en sylinder på 25 mm skal komprimere pelletene 2 mm.

4. Middel for å fremstille gelerte forprodukter omfattende råmaterialer av animalsk eller marin opprinnelse, inkludert avskjær, forhåndsbehandlet med KOH og/eller NaOH, KHC03, K2C03, Na2C03 eller NaHC03 i mengder som er tilstrekkelige til å gi de nevnte råmaterialene en pH-verdi på 8-12.

5. Fremgangsmåte for å fremstille gelerte forprodukter omfattende å blande råmaterialer av marin eller animalsk opprinnelse, omfattende avskjær, alginat eller pektin, med en kalsiumkilde og standard foringredienser, der den nevnte blandingen formes til en hvilken som helst anvendelig geometrisk form, som deretter syrebehandles i bad med henblikk på geldannelse, karakterisert ved at det benyttes råmaterialer forhåndsbehandlet med KOH og/eller NaOH, KHCO3, K2CO3, NaHC03, Na2C03 før tilsetting av alginat eller pektin, hvoretter den resulterende blandingen formes til den ønskede form og deretter behandles i syrebad for å danne det gelerte produktet.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 5, karakterisert ved at det benyttes et syrebad med en pH-verdi på 2,0-5,5.

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 5, karakterisert ved at gelingen i syrebadet utføres i fra 30 sekunder til 12 timer.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 5, karakterisert ved at det benyttes et syrebad inneholdende maursyre.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 5, karakterisert ved at kalsiumkilden tilsettes til syrebadet, fortrinnsvis som CaCfe.