PT1347687E

PT1347687E - Processo, aparelho e produto de extrusão

Info

Publication number: PT1347687E
Application number: PT01985400T
Authority: PT
Inventors: Jean Horisberger; Ernst Heck; Werner Pfaller
Original assignee: Nestle Sa
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2007-07-26
Also published as: US20040058044A1; MY135543A; DK1347687T3; BR0116634A; AR032221A1; WO2002052946A3; EP1347687A2; PL201333B1; BR0116634B1; EP1347687B1; US20080020112A1; EP1219177A1; US7250186B2; DE60129353T2; DE60129353D1; ES2290186T3; US7748312B2; ATE366519T1; PL362516A1; AU2002234570B2

Description

DESCRIÇÃO "PROCESSO, APARELHO E PRODUTO DE EXTRUSÃO" A presente invenção refere-se a um processo de extrusão para o fabrico de cereais cozidos ou ração seca de animais de estimação, um aparelho para efectuar o processo e produto passível de ser obtido por intermédio do processo. 0 documento US 5997934 (Geromini et al.) divulga um processo para o fabrico de cereais cozidos ou ração seca de animais de estimação que compreende a preparação de uma mistura de água e uma pré-mistura seca compreendendo principalmente farinha de cereal ou semolina, cozendo a mistura e submetendo-a a extrusão por intermédio de compressão através de uma matriz de extrusão com o auxílio de uma bomba de engrenagem. 0 documento US 5667833 (Juengling et al.) divulga um processo e um equipamento para o fabrico de massa que compreende a preparação de uma mistura de farinha de cereal e água possuindo um teor em água de 25-40%, amassando a mistura e submetendo-a a extrusão por intermédio de compressão através de uma matriz de extrusão com o auxílio de uma bomba de engrenagem. O objectivo da presente invenção consiste em proporcionar um processo e aparelho de extrusão que mantém a estrutura molecular do amido com o fim de fabricar um produto com propriedades próximas das de um produto tradicional submetido a laminagem-secagem e superiores às de um produto tradicional submetido a cozedura-extrusão. 1

Na realidade, um produto tradicional submetido a laminagem-secagem não foi submetido a qualquer tensão mecânica durante todo o seu processo de fabrico, devido a um produto tradicional submetido a laminagem-secagem ter sido obtido por intermédio de laminagem-secagem de uma pasta cozida compreendendo principalmente farinha de cereal e 40-45% de água, tendo a pasta, sido cozida numa cuba e sendo o efeito de secagem obtido por intermédio de pura transmissão de calor desde o rolo até à película de pasta aplicada na sua superfície. A presente invenção diz respeito a um produto cereal cozido ou ração seca de animais de estimação passível de ser obtido por intermédio de um processo de extrusão, que possui um grau de gelatinização de, pelo menos, 85%, de um modo preferido de 90% ou mais, e que possui um perfil de amido caracterizado por proporções de, respectivamente, 40-70% de amilopectina, 5- 22% de intermediários e 15-35% de amilose.

Além disso, o presente produto possui, de um modo preferido, um grau de expansão de, desde, 1,5 até 10, de um modo mais preferido, de 2 até 6.

Por outro lado, um produto tradicional submetido a cozedura-extrusão foi submetido a cisalhamento elevado durante o seu processo de fabrico, devido a ter sido submetido a pressão e atrito elevados aquando da sua cozedura no extrusor. O processo de Geromini et al. anteriormente mencionado compreende, de facto, a extrusão-cozedura da mistura de água e farinha antes da sua compressão através de uma matriz de extrusão com o auxílio de uma bomba de engrenagem. 2

Pelo contrário, todo o processo de Juengling et al. anteriormente mencionado é efectuado mantendo-se a temperatura da mistura de água e farinha ou semolina abaixo de 55 °C de forma a obter-se uma massa crua, sem qualquer gelatinização da farinha ou semolina. 0 processo para o fabrico de produtos cereais cozidos ou ração seca de animais de estimação de acordo com a presente invenção compreende a preparação de uma mistura de água e de uma pré-mistura seca compreendendo principalmente farinha de cereal ou semolina, e comprimindo a mistura, com o auxilio de uma bomba de engrenagem, primeiramente através de um permutador de calor em que é cozida e, depois, através de uma matriz de extrusão.

Do mesmo modo, o aparelho para o fabrico de produtos cereais cozidos ou ração seca de animais de estimação de acordo com a presente invenção compreende um dispositivo de mistura, uma bomba de engrenagem, um permutador de calor e uma matriz de extrusão ligados em série.

Em toda a presente descrição e reivindicações, a expressão "compreendendo principalmente farinha de cereal ou semolina" significa compreendendo, pelo menos, 50% ou, de um modo preferido, pelo menos, 70% de farinha de cereal ou semolina.

De um modo semelhante, a expressão "uma mistura de água e de uma pré-mistura seca" significa "quer uma mistura de água e pré-mistura seca ou uma mistura de vapor de água, água e pré-mistura seca".

Tem-se constatado, surpreendentemente, que é possível, com um tal processo e um tal aparelho, manter a estrutura molecular 3 do amido com o fim de fabricar um produto cereal cozido ou ração seca de animais de estimação com propriedades próximas das de um produto tradicional submetido a laminagem-secagem e superiores às de um produto tradicional submetido a cozedura-extrusão.

Este facto pode ser especialmente constatado comparando os respectivos graus de gelatinização e perfis de amido. 0 grau de gelatinização indica a eficácia do permutador de calor e até que ponto o produto foi bem cozido. Tipicamente, uma gelatinização de, pelo menos, 85%, de um modo preferido de 90% ou mais, indica um cereal suficientemente cozido. O perfil de amido descreve a repartição das duas moléculas funcionais de amido, amilose e amilopectina, que influenciam directamente propriedades importantes do produto final (e. g. viscosidade, textura, solubilidade, e adesividade). A tensão mecânica quando aplicada em extrusão tradicional simples e de dois fusos destrói, principalmente, a fracção de amilopectina reduzindo, deste modo, a viscosidade e aumentando a solubilidade e adesividade. Este é o motivo pelo qual os produtos existentes produzidos com tecnologias de baixo cisalhamento (laminagem-secagem, cozedura com teor elevado em humidade) não podem ser exactamente reproduzidos por intermédio de extrusão. Por esse motivo, o presente processo aspira a manter o perfil de amido inicial por intermédio de redução de cisalhamento. Este é o pré-requisito para a obtenção de produtos com propriedades similares aos dos produtos secos laminados ou aos cozidos com teor elevado em humidade.

Para efectuar o presente processo de fabrico de cereais cozidos, é possível preparar uma pré-mistura seca compreendendo 70-88% de uma farinha ou semolina de um cereal tal 4 como, trigo, aveia, milho e/ou arroz, e até 20% de açúcares tais como, sacarose e dextrose, aos quais se pode juntar outros ingredientes tradicionais tais como, até 2% de cloreto de sódio, até 8% de óleo ou gordura, tal como óleo vegetal ou óleo gordo ou de manteiga, até 15% de amidos modificados, tais como milho modificado ou amidos de trigo, até 10% de leite em pó ou outra fonte de proteínas, até uma pequena % de pó de cacau, até uma pequena % de malte, até 0,5% de sais minerais, até 0,5% de vitaminas, até 2% de antioxidantes, e mesmo, possivelmente, enzimas que possam reduzir a viscosidade da mistura a preparar, por exemplo.

Para o fabrico de ração seca de animais de estimação, é possível preparar uma pré-mistura seca compreendendo, pelo menos, 50% de farinha de cereal, 25-35% de farinha de carne e subprodutos animais, 5-15% de gordura e sebo, até 10% de subprodutos vegetais e até 6% de vitaminas e minerais, por exemplo.

Para o fabrico, quer de cereais cozidos, quer de ração seca de animais de estimação, é possível preparar, com o dispositivo de mistura, uma mistura de água e da pré-mistura de um modo tal que a mistura possua um teor em água de 12-45%, de um modo preferido de 12-30% e de um modo mais preferido de 12-22% em peso. A mistura ainda não cozida é, depois, comprimida dentro do permutador de calor com o auxílio de uma bomba de engrenagem.

Para este fim, a bomba de engrenagem pode ser alimentada com esta mistura de um modo contínuo e regular, exercendo nela 5 uma pressão relativamente baixa na ordem de, desde, cerca de 100 até 2000 kPa a montante da bomba de engrenagem, por exemplo. É, depois, possível pôr a bomba de engrenagem a exercer uma pressão na mistura de, desde 3000 até 25000, de um modo preferido desde 4000 até 20000 e, de um modo mais preferido, desde 5000 até 16000 kPa a montante do permutador de calor.

Devido ao tempo de permanência na bomba de engrenagem ser reduzido e a intensidade de energia mecânica ser baixa, os materiais crus originais podem atingir o permutador de calor sem qualquer degradação molecular substancial. É possível cozer esta mistura aquecendo-a, progressivamente, até 90-180 °C, de um modo preferido até 100-160 °C durante 2 a 15 min ao longo do permutador de calor, por exemplo. A cozedura no permutador de calor ocorre, principalmente, por intermédio de transferência de calor, mantendo, deste modo, a estrutura molecular original. As propriedades de um tal produto cozido serão próximas das de um produto tradicional submetido a laminagem-secagem e superiores às de um produto tradicional submetido a cozedura-extrusão.

Com o fim de comprimir a mistura através da referida matriz de extrusão, é possível manter uma pressão de, desde 2000 até 10000, de um modo preferido desde 3500 até 9000 e, de um modo mais preferido, desde 4000 até 8000 kPa a jusante do permutador de calor e a montante da matriz. A perda de pressão através do permutador de calor pode ser de, entre 1000 e 20000, de um modo 6 preferido entre 1000 e 17000, e de um modo mais preferido entre 1000 e 12000 kPa. É possível cortar o cordão obtido por extrusão, da mistura cozida obtida deste modo, em granulados ou folhados imediatamente à saida da matriz com o auxilio de um dispositivo de corte, por exemplo.

Como para o presente aparelho, o dispositivo de mistura pode ser, um misturador de lâmina de alta velocidade, um misturador ou extrusor de dois fusos engrenados e solidários, ou um extrusor de um único fuso, por exemplo. O permutador de calor é, de um modo preferido, um permutador de calor de misturador estático. O misturador estático pode ser de qualquer tipo adequado tal como o divulgado no documento US 5486049 (Boatman et al.) ou no documento US 553874 8 (Boatman et al.) ou os que equipam o permutador de calor tubular padrão SULZER tais como os do permutador de calor de misturador estático SULZER do tipo SMR DN80, por exemplo. A bomba de engrenagem pode compreender duas rodas dentadas, ou rolos dentados que engrenam um no outro. Os dois rolos podem rodar num alojamento em eixos situados num plano perpendicular à direcção de um fluxo de mistura. Cada um pode rodar na direcção oposta à do outro, afastando-se os dentes a montante e fechando-se de novo a jusante. O bordo externo dos dentes pode deslizar numa parede interior correspondente do referido alojamento, definindo, deste modo, espaços intersticiais concebidos para transporte da mistura a ser submetida a extrusão a jusante. A forma dos dentes pode ser especialmente concebida para evitar, tanto quanto possível, qualquer cisalhamento na mistura. 7 A matriz de extrusão pode compreender uma ou mais condutas de extrusão, especialmente condutas cilíndricas, orientadas, geralmente, na mesma direcção que a de um fluxo de mistura cozida a ser submetida a extrusão, por exemplo. A forma do cordão obtido por extrusão pode ser determinada, em particular, pela forma da abertura ou orifício de escoamento das referidas condutas. 0 dispositivo de corte pode ser uma lâmina rotativa, por exemplo.

As formas de realização do presente aparelho são, de seguida, descritas apenas a título de exemplo fazendo referência aos desenhos anexados em que: - A Figura 1 é uma vista esquemática de uma forma de realização do presente aparelho, - A Figura 2 é uma vista esquemática de um misturador estático de permutador de calor que pode ser utilizado na forma de realização do aparelho representado na Figura 1, e - A Figura 3 é uma vista esquemática de outro misturador estático de permutador de calor que pode ser utilizado numa forma de realização do aparelho similar ao representado na Figura 1.

Como se representa na Figura 1, o presente aparelho compreende um dispositivo 1 de mistura, uma bomba 2 de engrenagem, um permutador 3/4 de calor, e uma matriz 5 de extrusão ligados em série.

Para efectuar o presente processo, o misturador 1 pode ser alimentado com os diferentes componentes da mistura através de uma tremonha 6. Numa extremidade a jusante do misturador 1, pode obter-se uma mistura ainda não cozida mas homogénea. A bomba 2 de engrenagem pode ser alimentada com esta mistura de um modo continuo e regular. A mistura pode ser comprimida por intermédio da bomba 2 de engrenagem, primeiramente através do permutador 3/4 de calor (sob o efeito de uma pressão P2 exercida a montante do permutador de calor), onde é cozida, e depois através da matriz 5 (sob o efeito de uma pressão Pi mantida a jusante do permutador de calor e a montante da matriz).

Na forma de realização representada na Figura 2, o permutador de calor compreende dois cilindros 3 e 4 de camisa dupla, térmicos, preenchidos com misturadores 7 estáticos atérmicos.

Na forma de realização representada na Figura 3, o permutador de calor compreende um cilindro 8 atérmico preenchido com um misturador 9 estático térmico. 0 processo e o produto de acordo com a presente invenção são descritos, com maior detalhe, nos exemplos apresentados de seguida a titulo de exemplificação. As percentagens ai apresentadas são em peso.

Exemplo 1

Utilizou-se um aparelho correspondente ao da forma de realização representada na Figura 1, que compreendia um misturador com a forma de um alimentador lateral de dois fusos, uma bomba de engrenagem Vacorex 70/70 do tipo MAAG, um permutador de calor como o divulgado no documento US 5486049 ou 9 no documento US 5538748 e representado na Figura 2, e uma matriz com a forma de uma placa de aço dotada com quatro condutas cilíndricas, possuindo cada uma delas uma abertura circular de escoamento de 4 mm de diâmetro.

Preparou-se uma mistura de farinha de arroz e água, possuindo um teor em água de 34%, no misturador que foi alimentado com 48,2 kg/h de farinha de arroz e 16,8 kg/h de água. A mistura foi comprimida pela bomba de engrenagem através do permutador de calor sob uma pressão P2 de 12200 kPa. Os cilindros de camisa dupla do permutador de calor foram aquecidos até uma temperatura de 130 °C com água a elevada pressão. A mistura foi, deste modo, cozida por aquecimento a 117 °C, em poucos minutos, através do permutador de calor. A perda de pressão ao longo do permutador de calor foi de 9800 kPa de forma a que a mistura fosse, depois, comprimida através do extrusor sob uma pressão remanescente de 2400 kPa. O produto obtido deste modo possuía um grau de gelatinização de 90,3%. O produto possuía um perfil de amido caracterizado por proporções de, respectivamente, 59,4% de amilopectina, 15,2% de intermediários e 25,4% de amilose. 10

Exemplo 2

Utilizou-se um aparelho correspondente ao da forma de realização representada na Figura 1, que compreendia um misturador com a forma de um alimentador lateral de dois fusos, uma bomba de engrenagem Vacorex 70/70 do tipo MAAG, um permutador de calor de misturador estático SULZER do tipo SMR DN80 tal como representado na Figura 3, e uma matriz com a forma de uma placa de aço dotada com duas condutas cilíndricas, possuindo cada uma delas uma abertura circular de escoamento de 4 mm de diâmetro.

Preparou-se uma mistura de farinha de arroz e água, possuindo um teor em água de 30%, no misturador que foi alimentado com 51,1 kg/h de farinha de arroz e 16,8 kg/h de água. A mistura foi comprimida pela bomba de engrenagem através do permutador de calor sob uma pressão P2 de 12200 kPa. 0 misturador estático do permutador de calor foi aquecido até uma temperatura de 130 °C com água a elevada pressão. A mistura foi, deste modo, cozida por aquecimento a 102 °C, em poucos minutos, através do permutador de calor. A perda de pressão ao longo do permutador de calor foi de 6900 kPa de forma a que a mistura fosse, depois, comprimida através da matriz sob uma pressão remanescente de 5300 kPa. O produto obtido deste modo possuía um grau de gelatinização de 92,1%. 11 0 produto possuía um perfil de amido caracterizado por proporções de, respectivamente, 65,0% de amilopectina, 16,7% de intermediários e 18,3% de amilose.

Exemplo 3

Utilizou-se o mesmo aparelho do Exemplo 2.

Preparou-se uma mistura, possuindo um teor em água de 27%, no misturador que foi alimentado com 51,6 kg/h de uma pré-mistura compreendendo 85% de farinha de arroz e 15% de açúcar, 13,4 kg/h de água e 0,5 kg/h de óleo.

A mistura foi comprimida pela bomba de engrenagem através do permutador de calor sob uma pressão P2 de 10900 kPa. O misturador estático do permutador de calor foi aquecido até uma temperatura de 150 °C com água a elevada pressão. A mistura foi, deste modo, cozida por aquecimento a 118 °C, em poucos minutos, através do permutador de calor. A perda de pressão ao longo do permutador de calor foi de 5500 kPa de forma a que a mistura fosse, depois, comprimida através da matriz sob uma pressão remanescente de 5400 kPa. O produto obtido deste modo possuía um grau de gelatinização de 93,3%. O produto possuía um perfil de amido caracterizado por proporções de, respectivamente, 57,9% de amilopectina, 20,7% de intermediários e 21,4% de amilose. 12

Exemplo 4

Utilizou-se o mesmo aparelho do Exemplo 2.

Preparou-se uma mistura, possuindo um teor em água de 20,3%, no misturador que foi alimentado com 57,1 kg/h de uma pré-mistura compreendendo 55% de farinha de arroz, 28% de semolina de milho, 13% de açúcar e malte e 4% de pó de cacau, 7,9 kg/h de água e 2,3 kg/h de óleo. A mistura foi comprimida pela bomba de engrenagem através do permutador de calor sob uma pressão P2 de 13500 kPa. O misturador estático do permutador de calor foi aquecido até uma temperatura de 150 °C com água a elevada pressão. A mistura foi, deste modo, cozida por aquecimento a 121 °C, em poucos minutos, através do permutador de calor. A perda de pressão ao longo do permutador de calor foi de 6000 kPa de forma a que a mistura fosse, depois, comprimida através da matriz sob uma pressão remanescente de 7500 kPa. O produto obtido deste modo possuía um grau de gelatinização de 85% e um grau de expansão de 1,5. O produto possuía um perfil de amido caracterizado por proporções de, respectivamente, 51,6% de amilopectina, 20,2% de intermediários e 28,2% de amilose. 13

Exemplo comparativo

Com o objectivo de comparação com o produto obtido no Exemplo 4, produziu-se uma amostra comparativa a partir da mesma mistura inicial mas utilizando um extrusor de dois fusos CLEXTRAL do tipo BC72H em vez do presente aparelho. 0 extrusor foi proporcionado com uma matriz com a forma de uma placa de aço dotada com seis condutas cilíndricas possuindo cada uma delas uma abertura circular de escoamento de 3 mm de diâmetro. 0 extrusor foi alimentado com, cerca de, 3,5 vezes a quantidade de mistura inicial com a qual o misturador foi alimentado no Exemplo 4.

Os cilindros de extrusor foram aquecidos para se obter a mesma temperatura de produto que no permutador de calor SULZER. 0 produto comparativo obtido deste modo possuía um grau de gelatinização de 84%. 0 produto comparativo possuía um perfil de amido caracterizado por proporções de, respectivamente, 28,3% de amilopectina, 48,3% de intermediários e 23,4% de amilose.

Deste modo, a proporção relativamente baixa de amilopectina remanescente no produto comparativo e o teor relativamente elevado em intermediários encontrado no produto comparativo contrastaram de um modo surpreendentemente forte com a proporção relativamente elevada de amilopectina mantida no produto do 14 intermediários

Exemplo 4 e no teor relativamente baixo em verificado no produto do Exemplo 4.

Lisboa, 13 de Julho de 2007 15

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Produto cereal cozido ou ração seca de animais de estimação passível de ser obtido por intermédio de um processo de extrusão, que possui um grau de gelatinização de, pelo menos, 85%, de um modo preferido, de 90% ou mais, e que possui um perfil de amido caracterizado por proporções de, respectivamente, 40-70% de amilopectina, 5-22% de intermediários e 15-35% de amilose.
2. Produto cereal cozido ou ração seca de animais de estimação, de acordo com a reivindicação 1, que possui um grau de expansão de 1,5 até 10, de um modo preferido de 2 até 6.
3. Processo para o fabrico de cereais cozidos ou ração seca de animais de estimação, de acordo com a reivindicação 1, que compreende a preparação de uma mistura de água e de uma pré-mistura seca compreendendo principalmente farinha de cereal ou semolina, e comprimindo a mistura não cozida, com o auxilio de uma bomba de engrenagem, primeiramente através de um permutador de calor em que é cozida e, depois, através de uma matriz de extrusão.
4. Processo como reivindicado na reivindicação 3, que compreende a preparação de uma mistura de água e da pré-mistura de um modo tal que a mistura possua um teor em água de 12-45%, de um modo preferido de 12-30% e, de um modo mais preferido, de 12-22% em peso. 1
5. Processo como reivindicado na reivindicação 3, que compreende a existência de uma bomba de engrenagem exercendo uma pressão na mistura de 3000 até 25000, de um modo preferido, de 4000 até 20000 e de um modo mais preferido, de 5000 até 16000 kPa a montante do permutador de calor.
6. Processo como reivindicado na reivindicação 3, que compreende a cozedura da mistura aquecendo-a progressivamente até 90-180 °c, de um modo preferido, até 100-160 °C durante 2 a 15 min ao longo do permutador de calor.
7 . Processo como reivindicado na reivindicação 3, que compreende a manutenção de uma pressão de 2000 até 10000, de um modo preferido, de 3500 até 9000 e de um modo mais preferido, de 4000 até 8000 kPa a jusante do permutador de calor e a montante da matriz.
8. Aparelho para efectuar um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 7, que compreende um dispositivo de mistura, uma bomba de engrenagem, um permutador de calor e uma matriz de extrusão ligados em série. Lisboa, 13 de Julho de 2007 2