Композиция корма для домашних животных и способ
Изобретение относится к кормлению домашних животных. Предложен способ приготовления корма, согласно которому размолотую смесь сухих сырьевых ингредиентов предварительно кондиционируют паром и водой в горячую влажную смесь с температурой 200°F - около 93°С и 20% влаги, подают полученную влажную смесь во входное отверстие экструдера, содержащего несколько цилиндрических сегментов и вращаемых шнековых элементов экструдера, перемешивают, варят и транспортируют через цилиндрические сегменты и пластину Вентури в экструзионную головку, нарезают полученный экструдат, сушат, просеивают, покрывают дополнительными ингредиентами. Предлагается композиция корма, полученная данным способом. Изобретение позволяет снизить крошливость корма. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.
Корма для собак и кошек готовили, в основном, методом экструзии. Нагретая кормовая масса, которая достаточно пластична, чтобы быть экструдированной при использовании обычного шнекового экструдера, в котором происходит увеличение объема массы, обрабатывается в экструдере и выходит из экструдера обычно в жгуте или плоской ленте прямоугольного типа в зависимости от формы головки и затем нарезается и/или формуется в дискретные частицы. Таким образом приготавливают сухие корма, используя кусочки, особые дискретные частицы. Такие кусочки должны быть пространственно стабильными, т.е. сохранять ту же форму, как непосредственно после изготовления и последующей упаковки. Они не крошатся самопроизвольно или не теряют в сколько-нибудь значительной степени мелкие фракции, даже когда подвергаются умеренному давлению. Физическая и пространственная стабильность кусочков сохраняется с течением времени. Все соединения матрицы частицы удерживаются.
Эта физическая целостность экструдированной формы по меньшей мере частично зависит от химической природы экструдированного материала. Когда содержание углеводов является низким, обычно ниже чем около 15 мас.% кормовой композиции, увеличение объема кормовой массы во время экструзии значительно задерживается вследствие уменьшенного образования матрицы, обычно получаемого в присутствии углеводов, таких как крахмал или зерно. Кормовые массы с низким содержанием углеводов, относительно высоким содержанием белков и относительно высоким содержанием жиров при экструзии в нормальных условиях не увеличиваются значительно в объеме, обеспечивая в результате дискретные частицы, которые не являются пространственно стабильными. Кроме того, дискретным частицам трудно сохранить добавленный жир, особенно когда жир добавлен снаружи на частицы таким способом, как распыление. Такая экструдированная частица не является пространственно стабильной и не может быть упакована для соответствующего коммерческого использования.
Теперь обнаружено, что корм для домашних животных с низким содержанием углеводов и относительно высоким содержанием белков и жиров может успешно экструдироваться в форме дискретных частиц, которые являются пространственно стабильными. Этот корм имеет физические показатели типичного коммерческого корма для домашних животных, имеющего гораздо более высокое содержание углеводов. Кроме того, когда адсорбция жира может быть проблемной, матрица изделия по изобретению способна адсорбировать и удерживать жир.
Изобретение предлагает композицию, включающую дискретные частицы экструдированного корма для домашних животных, имеющие пространственную стабильность, причем указанный корм для домашних животных содержит от нуля до менее чем 15 мас.% углеводов.
Следующим аспектом изобретения является способ приготовления корма для домашних животных по п.1, включающий экструзию корма для домашних животных при повышенном усилии сдвига.
Корма для животных включают, главным образом, корма для собак и кошек. Такие корма содержат много белков и жиров и мало углеводов или не содержат их и являются сухими в отличие от влажных кормов, таких как консервы и подливка. Содержание белка составляют минимум около 25, 30 или 40 мас.% от корма с максимумом около 50, 60 или 70% от корма. Содержание жира составляет минимум около 15, 20, 25 или 30 мас.% и не превышает около 70, 60, 50 или 45 мас.%. Содержание углеводов из расчета на не содержащий азот экстракт, "NFE", составляет минимум ноль, 5 или 7 с максимумом около 15, 12 или 10 мас.% (Все значения приведены по сухому веществу). Если используют длительную диету, это относится не только к кормовому продукту, который обеспечивает большую часть, если не все, питательных веществ для домашнего животного, но относится также к таким объектам как закуски, лакомство или добавки и т.п.
Белок может происходить из любого источника, но из-за низкого содержания углеводов особо предпочтительным является источник белка с низким содержанием углеводов. Примерами таких источников белка являются источники животного происхождения, такие как изолят белка свинины и изолят белка телятины и т.п., а также растительные источники, такие как изолят соевого белка, мука растительного белка кукурузы и т.п.
Источником жиров может быть любой источник, который доставляет жир в корм для животных. Примерами таких источников являются говяжий жир, жир домашней птицы, соевое масло, масло канолы, подсолнечное масло, рыбий жир, лярд и отборный белый жир. Жир может быть введен полностью внутрь корма для животных, осажден на внешней поверхности корма или комбинацией двух способов. Обычно жир на внешней стороне корма вызывает увеличение вкусовой привлекательности для животного.
В корме присутствует очень мало углеводов, если они вообще присутствуют. Углеводы могут входить в корм как часть другого сырья, такого как белок, но также могут присутствовать из-за специально добавленных источников углеводов, таких как крахмалы и зерновые. Примеры таких источников углеводов включают крахмал, такой как кукурузный крахмал или пшеничный крахмал, или их смеси, и зерно, которого может быть больше чем 50% от крахмала, такое как кукуруза, сорго, ячмень, пшеница, рис и т.п., а также их смеси. Однако специфический источник углеводов, такой как крахмал, не является необходимым.
Приготовление сухого экструдированного корма для домашних животных с очень низким количеством сахара в нем, с дискретными частицами, которые являются пространственно стабильными, осуществить нелегко. Под пространственно стабильными подразумеваются частицы, имеющие физическую целостность, т.е. которые не теряют свою форму или не образуют значительного количества мелких крошек, в частности, когда дискретные частицы корма имеют форму крупных или небольших кусочков и т.п., в мешке, заполненном таким кормом. Кроме того, такому корму часто трудно сохранять свое содержание жира когезионным образом, в частности, когда жир нанесен снаружи на дискретную частицу. Это отсутствие когезии может наблюдаться визуально. Эти проблемы еще больше усиливаются при использовании больших количеств белка. Белковые изоляты, которые обычно используют, когда имеется высокое содержание белка, в частности растительные изоляты, делают еще более затруднительным успешное экструдирование сухого корма для домашних животных, имеющего дискретные частицы, которые являются пространственно стабильными.
При использовании стандартного предпочтительного экструдера Wenger X-135 с единственным шнеком или Х-235 с предкондиционером в стандартных рабочих условиях и высокобелкового, высокожирного, низкоуглеводного рациона пространственно стабильные дискретные частицы корма для домашних животных не получались. После большой работы было обнаружено, что повышение усилия сдвига в экструдере обеспечивает экструдированный корм для животных, который был переработан в дискретные частицы, которые были пространственно стабильными даже при низком содержании в них углеводов. Повышенное усилие сдвига обеспечивает дискретную частицу корма для животных, которая обычно имеет более высокую плотность, чем дискретная частица, полученная в условиях переработки с обычным усилием сдвига. Увеличенное усилие сдвига во время переработки может быть создано многими путями, например, срезанными лопастями шнеков, паровыми затворами и прямыми ребристыми вставками. Предпочтительным способом повышения усилия сдвига является использование в экструдере пластины Вентури. Она представляет собой металлическую пластину, которая перекрывает или почти перекрывает поперечное сечение экструдера. Она повышает усилие сдвига путем сжатия потока в обечайке экструдера. Пластина имеет по меньшей мере одно отверстие в ней, через которое перерабатываемый кормовой продукт протекает и после этого покидает выходную головку экструдера. Использование такой пластины Вентури вызывает повышенное усилие механического сдвига в экструдированном кормовом продукте. Дискретные частицы после выходной головки, полученные данным способом, обычно имеют более высокую плотность. Они являются физически и пространственно стабильными в том отношении, что они сопротивляются растрескиванию и образованию значительного количества крошек после изготовления.
Теперь будет представлен пример экструдера со вставкой пластины Вентури, использованный в способе. Первой стадией экструзии является предварительное кондиционирование размолотой смеси сырьевых сухих ингредиентов (зерен, если присутствуют, круп, витаминов/минералов и т.д.) в горячую влажную смесь с температурой ~200оF и 20% влаги, используя высокотемпературный пар и горячую воду. Этот увлажненный материал подают в выходную секцию экструдера, например Wenger X-135, под воздействием силы тяжести и немедленно транспортируют через цилиндрические сегменты вращающимися шнековыми элементами экструдера. Конструкция машины в экструдере Wenger X-135 имеет 7 секций, называемых головками, с одним шнековым элементом и одной вставкой на головку. Первые 5 секций экструдера являются однолопастными шнеками. Это действие перемешивания в данной части экструдера обычно называют усилием сдвига. Эту зону на практике часто называют зоной дозирования или транспортирования.
Когда продукт переходит в головку 6 экструдера Wenger X-135, там имеется двухлопастный шнековый элемент с соответствующей головкой, содержащей вставку с прямым ребром. Поступательное движение материала значительно замедляется и давление в этой секции экспоненциально возрастает, сильно способствуя результату варки. Вставка с прямым ребром создает значительное усилие сдвига, прикладываемого к экструдату. Паровой затвор содействует усилию сдвига и перемешиванию продукта. Эту зону называют зоной сжатия.
Конечная головка 7 имеет коническую форму, содержит спиральную вставку и называется зоной варки. Шнековый элемент конической формы является двуспиральным. Спиральная лопасть на этом элементе является прерывистой или обрезанной, как это обычно называют, что существенно увеличивает перемешивающее воздействие (усилие сдвига) на экструдат и завершает варку.
Пластина Вентури расположена в разделительной секции после элемента головки 7. Пластину Вентури обычно располагают относительно близко к отверстию головки экструдера. Это просто круглый диск с отверстием в центре. Размер отверстия определяет усилие сдвига. Меньшее отверстие обеспечивает большее сжатие и соответственно более высокое усилие сдвига. Продукт проходит через это отверстие перед входом в головку экструдера, где он вытекает из экструдера и формируется в желаемую форму, а затем разрезается на дискретные частицы. Манипуляции с паром и водой позволяют изменять внешний вид и плотность конечного продукта. При повышенном усилии сдвига, обеспечиваемом пластиной Вентури, получают пространственно стабильные дискретные частицы с менее чем 15 мас.% углеводов.
Ниже приведены два примера попыток приготовления пространственно стабильных дискретных частиц, а также успешный пример. Во всех примерах использовали стандартный экструдер Wenger X-135. Он был оборудован питателем Acrison с потерей веса и цилиндром предварительного кондиционирования DDC-7. Когда образовавшийся сваренный экструдат покидал головку экструдера, его нарезали на кусочки желаемой длины, используя приставку с вращающимся ножом.
Затем нарезанные отдельные кусочки переносили в многоступенчатую горизонтальную ленточную сушилку, и влажные кусочки сушили до желаемой влажности, обычно менее чем около 11 мас.%. После сушилки высушенные кусочки просеивали для удаления крошек и покрывали дополнительной жидкостью (жиром) и сухими ингредиентами, предназначенными для достижения питательности и улучшения приемлемости (кормовой привлекательности) для животного.
В смесях ниже все значения приведены по сухому веществу.
Сравнительный пример 1
Корм для домашних животных, включающий 62 мас.% муки из растительного белка кукурузы, 24 мас.% мяса домашней птицы, 11 мас.% соевого изолята и 3 мас.% минералов и витаминов имел следующий состав питательных веществ:
| Белок | 59,6% |
| Жиры | 22,0% |
| Волокна | 0,85% |
| NFE | 11,5% |
Данную смесь получали без пластины Вентури. Кусочки были хрупкими. От 10 до 25% высушенных кусочков разламывались и были непригодны для продажи. Данный продукт был недостаточно прочным, чтобы выдержать грубую транспортировку из холодильника в линию упаковки. Адсорбция жиров была проблемной, так как от 2 до 10% жира не задерживалось внутри кусочков.
Сравнительный пример 2
Корм для домашних животных, включающий 51 мас.% муки из растительного белка кукурузы, 29 мас.% мяса домашней птицы, 12 мас.% изолята белков свинины, 2 мас.% яичного порошка и 5 мас.% витаминов и минералов, имел следующий состав питательных веществ:
| Белок | 59,0% |
| Жиры | 25,0% |
| Волокно | 0,85% |
| NFE | 9,80% |
Данную смесь получали без пластины Вентури. Кусочек был хрупким и на более чем 10% раскрошенным. Адсорбированный жир вытекал, так как от 2 до 5% жира не было связано с матрицей.
Пример 1
Такой же корм для домашних животных, как в сравнительном примере 2, получали в таких же рабочих условиях, но с использованием пластины Вентури (Wenger, Part No. 28299-3) с отверстием 0,35 дюйма и общим диаметром 5,65 дюйма. Получали прочный кусочек с менее чем 5% крошек. Кусочек не проявлял вытекания адсорбированного жира, поскольку из продукта было потеряно менее 1% общего жира.
1. Способ приготовления корма для домашних животных путем экструзии при повышенном усилии сдвига, согласно которому размолотую смесь сухих сырьевых ингредиентов предварительно кондиционируют паром и водой в горячую влажную смесь с температурой 200°F - около 93°С и 20% влаги, подают полученную влажную смесь во входное отверстие экструдера, содержащего несколько цилиндрических сегментов и вращаемых шнековых элементов экструдера, перемешивают, варят и транспортируют через цилиндрические сегменты и пластину Вентури в экструзионную головку, нарезают полученный экструдат, сушат, просеивают, покрывают дополнительными ингредиентами.
2. Способ по п.1, в котором указанная влажная смесь содержит около 20 мас.% воды.
3. Низкоуглеводный корм для домашних живлотных в виде пространственно стабильных кусочков, полученных способом по п.1 или 2.
