NO310905B1

NO310905B1 - Fremgangsmate for fremstilling av hundefôrprodukt med redusert brekkasje

Info

Publication number: NO310905B1
Application number: NO19943492A
Authority: NO
Inventors: George F Collings; Neil P Stout; Christopher S Cowell; Stephen J Plas
Original assignee: Colgate Palmolive Co
Priority date: 1993-09-21
Filing date: 1994-09-20
Publication date: 2001-09-17
Also published as: ATE154201T1; CA2131955C; NO943492D0; FI944351A0; AU676069B2; FI944351A; CA2131955A1; EP0645095B1; DE69403744D1; JPH07155114A; JP3600641B2; EP0645095A1; AU7159194A; US5501868A; NO943492L

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av et ekstrudert hundeforprodukt med forbedret resistens mot brekkasje ved frakt og håndtering.

Hunders kosthold og helse er et av de viktigste aspekter ved pleie av selskapsdyr. De fleste hundeeiere ønsker å gi sine hunder en velbalansert og sunn kost. Når mennesker blir mer opp-merksomme på sitt eget personlige kosthold blir det også en økt bevissthet om betydningen av å tilveiebringe balansert ernæring i form av f6r for kjæledyr.

Hunder bør gis en balansert kost som kombinerer vann, pro-teiner, karbohydrater, fettstoffer, mineraler og vitaminer. Eiere av selskapsdyr gir rutinemessig sine hunder forskjellige typer snackprodukter laget for dette formål. Mange av disse snackprodukter er ikke ernæringsmessig balansert for et bestemt livsstadium. Det er derfor foreslått å tilveiebringe et hundeforprodukt som eieren kan gi til sin hund som en godbit under opprettholdelse av den helsemessig nødvendige balanse av næringsstoffer.

I norsk patent 307 4 92 er det beskrevet et ekstrudert dyreforprodukt med en ekspandert, stripet, strukturell matriks som, når det tygges av dyret, effektivt fjerner tannsten, mat-rester og plakk fra dyrenes tenner gjennom en mekanisk rengjør-ende virkning. Det ekstruderte, ekspanderte forprodukt har et lavt fuktighetsinnhold og er formet fra en ingrediensblanding av karbohydrat-, fett-, protein- og fiberbærende bestanddeler og kostholdsbalanserende bestanddeler, slik som vitaminer og mineraler.

Ved fremstilling av forproduktet ifølge NO 3 07492 blir ingrediensblandingen formet til biter ved å bevege blandingen under mykgjørende mekanisk omrøring og økt temperatur og skjær-spenning for å forme en flytbar masse som føres gjennom en dyse med forutbestemt diameter og med en friksjonskoeffisient ikke høyere enn 0,2, for å danne en kontinuerlig produktstreng i en ekspandert og lagdelt tilstand. Når produktet formes til biter utviser det sterk strukturell integritet og utsettes ikke for brekkasje ved håndtering.

Når det ble forsøkt å tilpasse blandings- og prosess-betingelsene ifølge NO 307492 til produksjon av et hunde-f orprodukt, dvs. et produkt som ikke forelå i en lagdelt tilstand, ble det fastslått at det ekstruderte, ekspanderte hundefdrprodukt ikke hadde tilstrekkelig strukturell integritet til å motstå brekkasje som skyldtes fallstøt, dvs. at produktet ikke tilfredsstillende kunne motstå det indre trykk forårsaket av støt når beholderen som hundeforproduktet var emballert i ble mistet under håndtering og bruk. Fallstøt-tester utført på hundeforproduktet emballert i kartongesker, dvs. antallet istykkerslåtte biter representert som en prosent av total vekt, indikerte en uakseptabel brekkasjemengde, dvs, høyere enn 10 % og opp til 60-80 %.

Det er derfor et behov på selskapsdyrforområdet for et nærende, ekstrudert hundef6rprodukt som viser resistens mot brekkasje under emballering og håndtering.

Sammendrag av oppfinnelsen

Med den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av et hundefårprodukt som oppviser redusert fysisk brekkasje under frakt og håndtering, kjennetegn-et ved at fremgangsmåten omfatter å bearbeide en forblanding inneholdende 20-70 vekt% karbohydrat, 12-30 vekt% protein, 3-20 vekt% fett og 0,5-5,0 vekt% ernæringsbalanserende bestanddeler, under tilstrekkelig mekanisk trykk og varme til å omdanne blandingen til en flytbar masse, passere massen gjennom en dyse for å erholde et ekspandert ekstrudatprodukt, oppdele ekstrudatet i biter og deretter tørke bitene til et endelig fuktighetsinnhold på 6,0-10,0 vekt%, i en atmosfære med 5-25% relativ fuktighet, tørrtemperatur fra 66 °C til 121 °C og våt temperatur fra 41 °C til 66 °C, idet bitene utsettes for disse tørkebetingelser i en periode på minst 20-120 minutter.

Det ekstruderte fårprodukt er en fast, ensartet ekspandert blanding. Ved testing for brekkasje i fallstøttester er brekk-as jeprosenten i området fra 4 til 6%. I en foretrukket utførel-sesform av foreliggende oppfinnelse inkluderes fiberbærende-bestanddeler i ingrediensblandingen for det ekspanderte hundeforprodukt. Ekstruderte hundeforprodukter inneholdende fra 2 til 10 vekt% fiberbærende bestanddeler oppviser fallstøtbrekkasje-nivåer lavere enn 3%.

Beskrivelse av de foretrukne utførelsesfnrmsr

Foreliggende oppfinnelse er beskrevet i forbindelse med den ledsagende tegning hvor figur 1 er en skjematisk fremstilling av et ekstrusjonssystem anvendt for å produsere hundef6r-produktet fremstilt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse.

Det ekstruderte, ekspanderte produkt fremstilt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse har et typisk nær-ingsmiddelinnhold som følger:

Egnede bestanddeler som kan anvendes for å fremstille det ekstruderte forprodukt inneholder vanligvis betydelige mengder animalsk protein avledet fra proteinkilder som fjærkrebiprodukt-er og hele tørkede egg; fiber avledet fra forbetemasse, soya-oppmalingsprodukter og renset cellulose; karbohydrater erholdt fra karbohydratkilder som kornprodukter, slik som hvete, mais og ris,- og fett avledet fra fettkilder som hvitt fett av beste kvalitet og vegetabilsk olje. Små mengder vitaminer, mineral-salter, smaksmidler, fargestoffer og konserveringsmidler inkluderes også generelt i forproduktet for å tilveiebringe ernæringsmessig balanse og tiltalende smak. Et foretrukket hundeforprodukt tørket i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse av en blanding med følgende bestanddeler:

Ved fremstilling av det ekstruderte, ekspanderte hundeforprodukt blir bestanddelene i blandingen utvalgt for å gi en ernæringsmessig balansert diett, blandet og prekondisjonert (eller fuktet i en prekondisjonerings- eller blandesylinder) ved at bestanddelene bringes i kontakt med damp og fuktighet. Den fuktede blanding innføres deretter i prekondisjoneringsapparatet til en oppvarmbar ekstruder med én eller flere spiralformede overføringsskruer som roterer aksialt inne i en lukket, oppvarmbar sylinder, utstyrt med eri begrenset eks trus jonsavløpspassasje, slik som en dyse, ved enden av sylinderen.

I prekondisjoneringsapparatet blir blandingen av bestanddeler utsatt for damp og fuktighet for å justere fuktighetsinnholdet i blandingen til mellom ca. 15 og 30 vekt%. Den :fuktighetskondisjonerte blanding blandes deretter og føres j gjennom ekstruderens sylinder ved hjelp av de aksialt roter-lende skruer som plastifiserer blandingen. Den fremtrengende i

i masse bygger opp tilstrekkelig skjærkraft til å forårsake at den plastifiserte blanding former en flytbar masse som kan fremføres ved den ønskede temperatur, f.eks. 38-121 °C, og trykk, f.eks. 7 til 70 kg/cm<2>, gjennom en formet dyse montert på forenden av ekstrudersylinderen. Den plastifiserende kombi-nasjon av temperatur, skjærkraft og trykk, utsetter bland-1 ingen for kompresjon og temperatur som er tilstrekkelig høy til at blandingen kokes eller gelatineres når dem presses gjennom ekstrudersylinderen.

Når forproduktet ekstruderes gjennom dysen foreligger fuktigheten i ekstrudatet i en superoppvarmet tilstand og går umiddelbart over i damp når kompresjonen plutselig forvinner i ekstrudatet som forlater dysen, hvorved den unnslippende damp sveller og ekspanderer ekstrudatet. Dette ekstrudat forlater dysen i form av en tykk tråd av ekspandert masse som deles i biter eller stykker ved hjelp av roterende kniver eller andre kutteanordninger. Stykkene tørkes deretter under grundig kontrollerte betingelser for temperatur og fuktighet for å erholde et brekkasjeresistent produkt.

Ved fremstilling av det ferdige hundeforprodukt er det endelige fuktighetsinnhold i de ekspanderte ekstrudat-stykker et viktig trekk ved foreliggende oppfinnelse. For å erholde et akseptabelt brekkasjeresistent produkt blir fuktighetsinnholdet i sluttproduktet justert til området fra 6 til 10 vekt%. Fortrinnsvis reduseres fuktighetsinnholdet til 7 til 9 vekt%. Ved f uktighetsnivåer lavere enn é % blir 'produktet ytterst sprøtt. Ved fuktighetsnivåer høyere enn

10 % øker risikoen for muggvekst betydelig.

I trinnet for tørking av det ekstruderte forprodukt for å oppnå det ønskede endelige fuktighetsnivå, er forholdet mellom tørketemperaturen og tiden i tørketrinnet et kritisk trekk ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse for fremstilling av hundefdrproduktet. Den anvendte tørkeprosess for å oppnå det endelige fuktighetsnivå i hundeforproduktet fordrer således

'ytterst grundig kontroll av temperatur og fuktighet og må ut-I føres forholdsvis langsomt for å produsere et produkt med til-i fredsstillende brekkasjeresistens. Dersom tørkingen utføres I for hurtig, dvs. ved for høy temperatur, f.eks. høyere enn ca. 1120 °C, vil de tørkede biter eller stykker av ekstrudert produkt bli sprø og utvise høye brekkasjeverdier. Tørking utført for hurtig vil "overflateherde" de ekstruderte biter og danne indre mikrosprekker som vil gjøre produktet sårbart for fragmentering langs mikrosprekkene.

For å redusere fuktighetsinnholdet i de ekstruderte biter blir bitene tørket i et tørkeapparat, f.eks. i en fuktighetskontrollert varmlufts-sirkulasjonsovn justert til en fuktighet fra 5 til 25 %. Relativ fuktighet defineres på en standardmåte som forholdet mellom damptrykk i luften og dampmetningstrykket ved den samme temperatur, og uttrykkes som prosent. Disse betingelser for relativ fuktighet oppnås ved tørrtemperaturer i området fra 65 til 120 °C og våttemperaturer fra 40 til 65 °C, og fortrinnsvis en tørrtemperatur i området fra 70 til 98 °C og en våttemperatur i området fra 43 til 54 °C.

For å oppnå fordelaktig tørking av det ekstruderte hundeforprodukt ved en relativ fuktighet innen området 5 til 25%, en tørrtemperatur fra 65 til 120 °C og en våttemperatur fra 40 til 65 °C, utsettes produktet for disse tørkebetingelser i minst 15 minutter og fortrinnsvis fra 20 til 120 minutter, og helst fra 45 minutter til 90 minutter.

Fig. 1 viser en utførelsesform av en ekstrusjonsapparatur 10 som kan anvendes for å produsere det ekstruderte, ekspanderte f6r-produkt fremstilt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Ekstrusjonsapparaturen 10 inkluderer en ekstruder 12 som har en sylinder 14 med et innløp 16 lokalisert nedenfor utløpet fra et prekondisjoneringsapparat 18; ekstruderen 12 har også

et utløp utstyrt med en dyseseksjon 22. En trakt 11 er til-veiebrakt for å forblande bestanddelene før prekondisjonering. Sylinderen 14, som avbildet, omfatter syv sylinderseksjoner

24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, selv om antallet sylindere kan variere uten å avvike fra oppfinnelsens prinsipper. Sylinderseks j onene er sammenkoblet for å gi et forlenget rør gjennom sylinderen 14 i ekstruderen 12. To samtidig roterende, skovl-formede materialfremføringsskruer (ikke vist) er inneholdt i sylinderrøret og er brakt i inngrep med hverandre langs hoved-delen av lengden av ekstrudersylinderen 14 og ender i dyse-seksjonen 22. Skruene tilfører materialer til, og gjennom, ekstrudermontasjen, inkludert dysen 22, med en passende hastighet. En avstandsring 23 er innsatt mellom den terminale ende av rotasjonsskruene (ikke vist) og den tilgrensende over-flate av dysen 22. Avstandsringen 23 tilveiebringer et lite utjevningsområde for å dempe virkningene av dobbeltskruene,

slik at flyten av plastifisert masse blir mer jevn. Ekstrusjonsapparatur 10 av typen illustrert i figur 1 er tilgjenge-

lig fra Wenger Manufacturing Company, slik som Wenger TX52

dobbeltskrueekstruder. Prekondisjoneringsapparatet 18 vist i figur l produseres også av Wenger Manufacturing, Inc.

Ved fremstilling av det ekspanderte, ekstruderte hundef6r-produkt blir bestanddelene i hundeforet først blandet i et blandeapparat, slik som et båndblandeapparat, og tilført til !-trakt 11. Disse bestanddeler inkluderer proteinmaterialer som f jærkrebiproduktmel; karbohydrater som malt gul mais og jvitaminblanding og mineralblanding. I en foretrukket utfør-elsesform inkluderes en fiberbærende bestanddel som forbetemasse eller cellulosefiber i ingrediensblåndingen. De blandede ingredienser doseres til prekondisjoneringsapparatet 18 og blandes med fettstoffer som hvitt fett som tilføres direkte

til prekondisjoneringsapparatet 18 med en hastighet mellom ca. 180 og 270 g/minutt. I prekondisjoneringsapparatet 18 tilføres blandingen av ingredienser ved en hastighet mellom 1800 og

4500 g/minutt. Temperaturen i blandingen økes fra omgivelses-temperatur til 49-100 °C ved injeksjon av damp i prekondisjoneringsapparatet 18 med en hastighet fra 90 til 270 g/minutt. Total oppholdstid i prekondisjoneringsapparatet 18 varierer vanligvis fra 2 til 15 minutter.

Prekondis joner ing av blandingen med damp og vann initierer hydratisering av karbohydrat- og fiberbestanddelene som fullføres ved det mekaniske arbeid under ekstruderings-prosessen. Når først blandingen av ingredienser og vann er innført i ekstrudersylinderen 14 føres blandingen gjennom sylinder 14 ved aksial rotasjon av skruene. Blandingen føres fortløpende gjennom ekstruderen og til slutt gjennom dysen 22. Når dyrefår-ingrediensblandingen passeres gjennom sylinderseksjonene 24, 25, 26, 27, 28, 29 og 30 blir den blandet og kokt. Dannelsen av plastifisert foringrediensblanding som føres til dysen 22 ved hjelp av de roterende overføringsskruer forårsaker et trykk fra 3,5 til 21 kg/cm<2> i blandingen ved dyseåpningen.

Når ekstrudattråden 33 forlater dysen 22 har den et fuktighetsinnhold fra 15 til 35 vekt% vann og fortrinnsvis *-

fra 18 til 20 vekt% vann. Den ekstruderte tråd 33 sveller når den forlater dysen på grunn av at fuktigheten plutselig går over til damp som gir en ekspandert struktur. Tråden

kuttes i biter eller stykker med lengde fra 46 til 55 mm og plasseres deretter i en ovn og tørkes under kontrollerte fuktighetsbetingelser, f.eks. fra ca. 5 til 25 % relativ fuktighet ved 65 til 120 °C (tørrtemperatur) og 40 til 65 °C (våttemperatur) i ca. 15 minutter, og vanligvis fra ca. 20 til 120 minutter for å redusere fuktighetsinnholdet i bitene til 6-10 % fuktighet.

Foreliggende oppfinnelse illustreres ytterligere ved hje i av følgende spesifikke bestanddeler:

I Eksempel 1

Et fast, ernæringsmessig balansert hundeforprodukt betegnet blanding A, med en ekspandert strukturell matriks, ble fremstilt i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse ved først å blande de følgende bestanddeler:

Bestanddelene (unntatt det hvite fett av beste kvalitet) ble malt i en forkvern med maskestørrelse 1,2 mm og deretter blandet i en båndblander i 2-3 minutter.

Den ferdige blanding ble tilført til trakten 11 på en Wenger dobbeltskrueekstruder (modell nr. TX 52) utstyrt med et prekondisjoneringsapparat 18. Wenger TX52-ekstruderen var av typen som skjematisk er illustrert i figur 1 og ble utstyrt med to roterbare, skovl-materialfremføringsskruer og hadde totalt syv sylinderseksjoner og endte i en avstandsplatedyse.

Blandingen med et fuktighetsinnhold på 14,5 % ble tilført til prekondisjoneringsapparatet ved en hastighet på 2950 g/minutt. Temperaturen i blandingen ble økt til 88 "C ved injeksjon av damp med en hastighet på 272 g/minutt i prekondisjoneringsapparatet. Vannet ble innført i prekondisjoneringsapparatet med en hastighet på 320 g/minutt. Hvitt fett av beste kvalitet ble tilsatt til prekondisjoneringsapparatet i en hastighet på 180 g/minutt. Den prekondi sjoner te blanding ble innført i innløp 16 i ekstrudertilførselssonen. Ekstruder-skruene ble rotert ved en hastighet på 450 rpm.

Temperaturene i ekstruder sylinderseks j onene ble opprettholdt ved 82, 88, 98, 102, 110 og 113 °C, i henholdsvis den andre, tredje, fjerde, femte, sjette og syvende sylinderseks jon. Dysen utleverte ekstrudatet i form av en ekspandert tråd med lengde 50,1 mm, brede 25 mm og høyde 9 mm. Tråd-produktet svellet ved utlevering fra dysen på grunn av at fuktigheten i ekstrudatet plutselig gikk over i damp. Tråden med et fuktighetsinnhold på 18 vekt% ble kuttet i 10 mm tykke bøl-geformede biter.

Bitene ble deretter overført til et trykklufttørke-system og fuktighetsnivået ble redusert til 8,8 vekt% under kontrollerte fuktighetsbetingelser. Tørkeapparatet ble inn-stilt til en tørrtemperaturavlesning på 96 °C og en våt-temperaturavlesning på 52 °C, hvorved det ble opprettholdt en relativ fuktighet på 13 %. Det ekstruderte produkt ble plas-sert på perforerte brett og utsatt for disse betingelser i 45 minutter, hvorved det endelige fuktighetsnivå på 8,8 % ble oppnådd.

Det tørkede produkt ble emballert i en forseglet, lufttett, sylindrisk pappkartong med diameter 12,7 cm og høyde 20 cm, og som veide 500 g når den var fylt.

Etter én ukes lagring ble de forseglede kartonger underkastet en falltest for å bestemme hvorvidt hundeforproduktet tilfredsstillende kunne motstå det indre støttrykk når kartongene inneholdende hvindeforbitene ble mistet under frakt eller håndtering. I falltesten ble 48 forseglede kartonger inneholdende hundeforbitene emballert i bølgepapp-esker (12 pr. eske) og eskene ble sluppet fra en høyde på 90 cm, tre ganger etter hverandre. Innholdet av hundef6rbiter i kartongene ble deretter inspisert for produktbeskadigelse og brekkasjeprosenten ble bestemt. Brekkasjeprosent ble bestemt som antall ødelagte biter representert som en prosent av totalvekten av produktet i hver kartong. En brekkasjeprosent lavere enn 10 % ble betraktet som akseptabel i falltesten.

Prosedyren; ifølge eksemplet ble gjentatt, med unntak av at cellulosefiberinnholdet på 5 % i blanding A ble modifi-sert ved å erstatte det med 5 % forbetemasse (blanding B) eller 5 % soyaoppmalingsprodukt (blanding C) som den fiberbærende bestanddel. Resultatene fra falltesten er oppsummert i tabell I nedenfor.

Resultatene oppført i tabell 1 viser at fallstøtbrek-kasje for det ekstruderte, ekspanderte, fiber forsterkede hundeforprodukt kan reduseres til under 3 % ved å tørke produktet til et fuktighetsnivå lavere enn 10 % ved en relativ fuktighet på 13 % og en tørrtemperatur/våttemperatur på 96/52 °C i 45 minutter. Emballert hundeforprodukt forsterket med cellulose-fibre oppviste den laveste fallbrekkasjeprosent.

Kfrsampel 2

Prosedyren ifølge eksempel 1 ble gjentatt for å fremstille et hundeforprodukt ved anvendelse av de følgende bestanddeler :

Hundeforproduktet ble tørket til fuktighetsnivåer på 6,0-8,8 % ved varierende relativ fuktighet og tørr/våttemperaturer i varierende tidsperioder. Det tørkede hundeforprodukt ble deretter underkastet falltester av typen beskrevet i eksempel 1 for å bestemme dets brekkasjeresistens. Resultatene er oppført i tabell II nedenfor.

Resultatene oppført i tabell II viser at det ekstruderte, ekspanderte hundeforprodukt, hvori en fiberbærende bestanddel er fraværende under tørking i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse (test nr. 1-2), oppviste en støtbrekkasjeprosent på ca. 4-5 %, mens det samme produktet (test nr. 3-4) tørket under betingelser med temperatur, tid og relativ fuktighet som ligger utenfor rammen for foreliggende oppfinnelse, ga uakseptable (25 %) brekkasje-nivåer.

Claims

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et hundeforprodukt som oppviser redusert fysisk brekkasje under frakt og håndtering, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter å bearbeide en forblanding inneholdende 20-70 vekt% karbohydrat, 12-30 vekt% protein, 3-20 vekt% fett og 0,5-5,0 vekt% ernæringsbalanserende bestanddeler, under tilstrekkelig mekanisk trykk og varme til å omdanne blandingen til en flytbar masse, passere massen gjennom en dyse for å erholde et ekspandert ekstrudatprodukt, oppdele ekstrudatet i biter og deretter tørke bitene til et endelig fuktighetsinnhold på 6,0-10,0 vekt%, i en atmosfære med 5-25% relativ fuktighet, tørrtemperatur fra 66 °C til 121 °C og våttemperatur fra 41 °C til 66 °C, idet bitene utsettes for disse tørkebetingelser i en periode på minst 20-120 minutter.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en fiberbestanddel inkorporeres i forproduktet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fiberbestanddelen er cellulosefiber.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at fiberbestanddelen inkorporeres i hundefor-blandingen i en konsentrasjon på 2-10 vekt%.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at bitene tørkes til et fuktighetsinnhold på 7-9 vekt%.