Патент на изобретение №2332023

(54) СУХОЙ ФОРМОВАННЫЙ КОРМ ДЛЯ ДОМАШНИХ ЖИВОТНЫХ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ БЕЛКА И ЖИРА И СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к кормлению домашних животных. Способ включает получение сухой смеси-основы, увлажнение, экструзию смеси-основы корма, сушку, измельчение экструдированной смеси и формование под давлением измельченной смеси с приданием ей связанной, твердой формы. Корм, полученный данным способом, содержит белок 50 мас.%, жир 16 мас.%, углеводы менее 20 мас.%, влагосодержание составляет от 5 до 11 мас.%. Изобретение позволяет получать корм для домашних животных с высоким содержанием белка и жира и низкой крошимостью. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в общем смысле относится к способам производства кормов для домашних животных, в частности, к способам производства сухих кормов для домашних животных с высоким содержанием белка и жира.

Предшествующий уровень техники

Корма для домашних животных обычно разрабатываются таким образом, чтобы обеспечить полноценное и сбалансированное питание животных. Традиционный способ предусматривает смешивание ингредиентов корма согласно рецептуре по количественному соотношению содержащихся в них углеводов (таких как крахмал), белков и жиров, увлажнение полученной смеси и ее экструзию до требуемых формы и размеров. В процессе экструзии смесь подвергается воздействию высоких температур, давления и усилия сдвига, что приводит к образованию непрерывного пластичного расплава полимеров, который связывает воедино твердые вещества по мере перемещения расплава в рабочей камере экструдера. На выходе расплава из экструзионной головки он сразу подвергается воздействию атмосферного давления с высвобождением образовавшихся в расплаве газов, что делает возможным формирование пористой, увеличенной в объеме структуры. Увеличенный в объеме материал нарезается мелкими кусочками и высушивается до конечного содержания влаги. На нарезанные кусочки наносится покрытие из жира и усилителей вкуса, в результате чего получается полноценный корм для домашних животных.

В процессе экструзии количественные соотношения между углеводами и белком в заданной рецептуре корма для домашних животных определяют характеристики непрерывного расплава и связывания содержащихся в нем материалов в ходе получения корма, что, в свою очередь, определяет прочность и твердость экструдата в производственном процессе. Жиры и масла смазывают спрессованную смесь полимеров и модифицируют свойства готового продукта и съедобные качества экструдированных продуктов. При определенных соотношениях между углеводами и белком в рецептуре корма для домашних животных традиционные процессы экструзии достаточно хорошо зарекомендовали себя при производстве сухих кормов для домашних животных.

Однако достигнутые в последнее время успехи в области питания домашних животных привели к разработке рецептур кормов для домашних животных с повышенной долей белка и жира, особенно пригодных как для рационов специального назначения, так и для стартерных рационов для молодых домашних животных. Но корма для домашних животных с высоким содержанием белка и жира являются проблематичными с точки зрения перспектив их производства. Что касается известных процессов экструзии, то рецептуры кормов с высоким содержанием белка и жира и соответственно более низким содержанием углеводов будут отрицательно сказываться на экструдате, который на выходе из экструдера не будет иметь связанной структуры. Получить твердый продукт корма для домашних животных будет крайне затруднительно, а экструдированный продукт, который удастся получить, будет иметь крошливую структуру, которая в процессе последующей обработки и транспортировки продукта подвергнется еще большему крошению.

Краткое описание изобретения

Согласно одному аспекту обеспечивается способ производства корма для домашних животных. Способ предусматривает экструзию рецептурной смеси-основы корма, измельчение экструдированной смеси и формование под давлением измельченной смеси с приданием ей связанной, твердой формы.

Согласно другому аспекту обеспечивается способ производства сухого корма для домашних животных, имеющего содержание углеводов примерно 20 мас.% или менее. Способ предусматривает составление партии смеси-основы из рецептурных ингредиентов с содержанием углеводов примерно 20 мас.% или менее, экструзию полученной партии смеси с получением экструдата, измельчение экструдата и формование под давлением измельченной смеси с приданием ей связанной, твердой формы.

Согласно другому аспекту обеспечивается способ формования корма для домашних животных, имеющего содержание белка, по меньшей мере, примерно 50 мас.% и общее содержание жира примерно менее 27 мас.%. Способ предусматривает экструзию смеси-основы корма с получением экструдата, измельчение экструдата, добавление к измельченной смеси-основе связующего вещества и формование под давлением измельченной смеси-основы для придания ей связанной, твердой формы.

Согласно еще одному аспекту обеспечивается корм для домашних животных. Корм для домашних животных имеет содержание белка, по меньшей мере, примерно 50 мас.% и общее содержание жира, по меньшей мере, примерно 16 мас.%. Корм для домашних животных получают путем экструзии смеси-основы, измельчения смеси-основы после экструзии и формования под давлением измельченной смеси-основы для придания ей связанной, твердой формы.

Краткое описание чертежей

На Фигуре 1 схематически изображен экструзионный аппарат для производства корма для домашних животных.

На Фигуре 2 схематически изображена система для производства корма для животных.

На Фигуре 3 представлена схема способа производства корма для домашних животных согласно показательному варианту осуществления изобретения.

Подробное описание изобретения

На Фигуре 1 схематически изображен экструзионный аппарат 10, который используется для производства сухого корма для домашних животных. Экструзионный аппарат 10 включает экструдер 12, имеющий рабочую камеру 14 с входным отверстием 16, через которое поступает кормовая смесь из установки для предварительного кондиционирования 18. Экструдер 12 имеет выходное отверстие, соединенное с секцией с экструзионной головкой, что хорошо известно специалистам в данной области. В одном из вариантов предусмотрен бункер для предварительно составленной смеси ингредиентов корма для домашних животных перед ее подачей в установку для предварительного кондиционирования 18. Камера 14 экструдера состоит из множества секций 20, 22, 24, 26 и 28, но, само собой разумеется, что секций может быть больше или меньше. Секции 20, 22, 24, 26 и 28 соединены между собой общим каналом, в котором смонтированы один или более вращающихся и продвигающих обрабатываемый материал шнеков (не показаны на Фигуре 1), заканчивающихся в секции с экструзионной головкой.

При работе рецептурные ингредиенты корма для домашних животных традиционно смешиваются, увлажняются и загружаются в бункер, который соединен с установкой для предварительного кондиционирования 18. Составленная по рецептуре смесь-основа корма поступает из установки для предварительного кондиционирования 18 в камеру экструдера 14 через входное отверстие 16, а шнеки продвигают обрабатываемый материал в камере 14 в направлении секции с экструзионной головкой. Температура в экструзионном аппарате 10, трение между движущейся смесью в камере 14 и компонентами экструзионного аппарата 10 и вращение шнеков создают давление внутри аппарата 10. Кормовая смесь механически обрабатывается при высоких температурах вращающимися шнеками до тех пор, пока она не станет текучей на всем протяжении камеры 14 наподобие жидкости. По достижении этой жидкой смесью выходного отверстия камеры 14 она пропускается через одно или более отверстий секции с экструзионной головкой. Как только жидкая смесь, обозначаемая иногда как «расплав», поступает в секцию с экструзионной головкой, она сразу подвергается действию атмосферного давления, в результате чего из экструдированного продукта высвобождаются образовавшиеся в расплаве газы, вызывая быстрое увеличение экструдата в объеме с получением пористого твердого продукта. В альтернативном варианте может использоваться одношнековый экструзионный аппарат, хорошо известный специалистам в данной области.

В целях обеспечения полноценного и сбалансированного питания домашних животных корма для них обычно составляются из углеводов, белков, жиров, витаминов и минеральных веществ. К этим основным рецептурным компонентам корма для домашних животных можно подмешивать различные дополнительные ингредиенты, после чего общая смесь увлажняется и обрабатывается в экструзионном аппарате 10 для получения корма для домашних животных. Количественные соотношения между углеводами и белком в заданной рецептуре корма для домашних животных будут определять характеристики непрерывного расплава и связанность материалов в экструзионном аппарате 10, что, в свою очередь, будет определять плотность и твердость экструдата в производственном процессе.

Источником углеводов в рецептурах кормов для домашних животных в большинстве случаев служит крахмал. Например, кукуруза и пшеница и, в частности, кукурузная мука и пшеничная мука являются адекватными источниками крахмала. Наряду с другими известными источниками углеводов, альтернативными источниками крахмала в рецептурах кормов для домашних животных могут служить ячмень, овес, сорго и тапиока, обычно в измельченном виде. Эти и другие источники углеводов могут служить одновременно и источниками белка в рецептурах кормов для домашних животных.

Белок для кормов для домашних животных большей частью поставляется за счет сухих веществ мяса убойного скота, получаемого с боенских предприятий, например, в виде муки из отходов от переработки тушек птицы, мясной муки и рыбной муки. Другие источники белка включают сухую кровяную муку из крови крупного рогатого скота, обезжиренную соевую муку или обычную соевую муку и другие известные источники белка.

Жир для кормов для домашних животных может поставляться за счет жидких и растворимых жирных кислот, свободных жирных кислот, животных жиров (говяжий топленый жир; белый жир и желтый жир, представляющие собой высший и средний сорта свиного технического жира), растительных масел (соевое масло, пальмовое масло, хлопковое масло, подсолнечное масло) и других известных источников жира. В дополнение к этому, другие компоненты рецептуры корма для домашних животных, такие как белковый материал (например, мясная мука), также могут содержать по своей природе какое-то количество жира, что должно учитываться при составлении рецептуры корма для домашних животных. Жиры и масла смазывают спрессованную полимерную смесь в экструзионном аппарате 10 и модифицируют конечные свойства продукта и съедобные качества экструдированных продуктов.

В рецептурах смеси-основы корма для домашних животных могут дополнительно использоваться известные витамины, минеральные вещества, консерванты, связующие вещества и наполнители, которые добавляются либо перед, либо после обработки в экструзионном аппарате 10.

Выше указывалось, что достигнутые в последнее время успехи в области питания домашних животных привели к необходимости составления рецептур кормов с повышенной долей белка и жира, которые необходимы как для рационов специального назначения, так и для стартерных рационов для молодых домашних животных. Однако корма для домашних животных с высоким содержанием белка (например, примерно более 50 мас.%) и высоким содержанием жира (например, примерно менее 27 мас.%) являются проблематичными в производстве. Корма для домашних животных с высоким содержанием белка и высоким содержанием жира вследствие повышенного содержания белка и жира имеют пониженное содержание углеводов (например, менее 20 мас.%). Низкое содержание углеводов отрицательно сказывается на экструдате, приводя к тому, что на выходе из экструзионного аппарата 10 и при увеличении в объеме он не обладает связанной структурой. Процесс формирования твердой структуры корма для домашних животных нарушается, и получается крошащийся экструдированный продукт, который подвергается еще большему крошению в ходе последующей обработки и транспортировки. Например, установлено, что экструдат, полученный из рецептурной смеси с высоким содержанием белка и высоким содержанием жира, крошится уже при подаче в сушильную установку и в большинстве случаев совершенно не пригоден для постэкструзионных процессов, таких как нанесение покрытия, усиливающего вкус. Несмотря на это высокобелковые и высокожирные корма для домашних животных можно, тем не менее, производить с применением системы и способов, описанных ниже.

На Фигуре 2 схематически изображена система 50, предназначенная для производства высокобелковых и высокожирных кормов для домашних животных.

Система 50 включает смеситель 52 для составления по рецептуре партии смеси-основы корма для домашних животных, экструзионный аппарат 10 (показан на Фигуре 1), сушилку 54, измельчитель 56, пресс для формования под давлением 58 и барабан для нанесения покрытия 60.

Система 50 может быть смонтирована из известных и выпускаемых промышленностью компонентов. В качестве смесителя 52 можно использовать, например, изготовляемый в промышленном масштабе смеситель Mark емкостью 3000 фунтов (1 фунт = 0,454 кг). В качестве сушильной установки 54 можно использовать, например, сушилку с паровым обогревом фирмы Proctor Schwartz. В качестве измельчителя 56 может быть, например, изготовляемая в промышленном масштабе размольная машина фирмы Bliss Industries, Inc. of Ponca City, штат Оклахома, США. В качестве пресса для формования под давлением 58 может использоваться, например, таблеточный пресс Colton 216. В качестве барабана для нанесения покрытия 60 может служить, например, известный аппарат для нанесения усилителей вкуса на сформованный корм для домашних животных. В качестве экструзионного аппарата 10 можно использовать, например, аппарат, описанный выше и схематически представленный на Фигуре 1. Авторы полагают, что вышеупомянутые и другие аналогичные компоненты, которые можно использовать для производства корма для домашних животных согласно способу, описанному ниже, хорошо известны специалистам в данной области и не требуют дальнейших пояснений.

Система 50 оснащена и управляется с помощью известных систем и приборов контроля за ходом производственных процессов, что позволяет организовать эффективное производство стабильного, твердого, высокобелкового и высокожирного корма для домашних животных, способного оставаться стабильным при сложных технологических операциях и последующей транспортировке продукта без чрезмерного разрушения. Само собой понятно также, что система 50 может включать желоба, конвейеры, бункеры, питающие механизмы и другое транспортное оборудование для перемещения корма для домашних животных в соответствующих точках системы 50 в ходе производственных операций и правильной загрузки компонентов системы 50 при обработке продукта. В дополнение к этому в систему 50 могут быть включены распылители, увлажнители и др. устройства, известные специалистам в данной области.

На Фигуре 3 схематически показана последовательность операций при осуществлении способа 80 производства корма для домашних животных согласно показательному варианту изобретения. Способ 80 использует метод экструзии и подход типа «получения готовой сухой смеси» для успешного формования высокобелкового и высокожирного корма для домашних животных. Путем экструзии составленной согласно рецептуре смеси с высоким содержанием белка и жира и измельчения крошащегося экструдата в сухую смесь можно получить приемлемый по качеству корм для домашних животных формованием сухой смеси с применением известной техники формования под давлением. Такой обобщенный подход используется при производстве кормов для домашних животных с содержанием белка до 70 мас.%, с содержанием жира до 27 мас.% и углеводов (например, крахмала) до 100 мас.%. Если говорить более конкретно, то указанный подход может быть использован при производстве сухих кормов для домашних животных с содержанием белка примерно более 50 мас.%, общим содержанием жира примерно менее 27 мас.% и низким содержанием углеводов – примерно менее 20 мас.%. Приведенный в качестве примера корм для домашних животных имеет содержание белка примерно 55-56 мас.%, общее содержание жира – примерно 18,5 мас.% и содержание углеводов – примерно 17 мас.%. Способ 80 обеспечивает формирование текстуры, которой не обладают получаемые традиционным способом экструдированные корма для домашних животных. В альтернативном варианте корм для домашних животных имеет содержание белка примерно от 0 до 50%. В частности, способ, описанный ниже, может использоваться для производства корма для домашних животных, имеющего содержание белка примерно от 25 до 30%.

В большинстве случаев со ссылкой на Фигуру 3 способ 80 включает составление партии 82 из рецептурных ингредиентов корма и смешивание 84 ингредиентов в смесителе 52 (показан на Фигуре 2) с получением смеси-основы. Полученная смешиванием 84 смесь-основа подвергается увлажнению 86 и экструзии 88 в экструзионном аппарате 10 (показан на Фигуре 1). Из секции экструдера, оснащенной экструзионной головкой, выходит нестабильный, крошащийся экструдат, который затем подвергается сушке 90 в сушильной установке 54 (показана на Фигуре 2). Сухой экструдат в виде порошка, крошки, узких полосок типа лапши или хлопьев подвергается измельчению 92 в измельчителе 56 (показан на Фигуре 2), после чего измельченный экструдат подвергается формованию под давлением 94 с приданием ему связанной, твердой формы в таблеточном прессе 58 (показан на Фигуре 2) с получением твердых таблеток. Далее на таблетки наносится покрытие 96 из жира и усилителей вкуса с помощью барабана для нанесения покрытий (показан на Фигуре 2).

Составление партии смеси 82 включает отбор необходимых ингредиентов, некоторые из которых были описаны выше, в соответствии с рецептурой конкретного корма для домашних животных и смешивание ингредиентов аналогично тому, как это происходит в ходе традиционных процессов экструзии при производстве корма для домашних животных. Согласно одному из примеров ингредиенты из расчета на единицу массы для составления пригодной для продажи кормовой смеси с высоким содержанием белка (например, примерно более 54%) и с высоким содержанием жира (например, примерно 18,5%) включают следующие:

где Supro 620 – пищевой соевый белок производства фирмы Protein Technologies International, Inc. of St. Louis, штат Миссури, США; «Прочие ингредиенты» включают связующие вещества, витамины, минеральные вещества и консерванты. Специалистам в данной области понятно, что приведенная выше рецептура кормовой смеси имеет высокое содержание белка и высокое содержание жира при относительно низком содержании углеводов по сравнению с известными экструдированными сухими кормами для домашних животных.

В показательном варианте указанные выше ингредиенты, за исключением говяжьего жира и возможно некоторых из «прочих ингредиентов», дозируются 83 и перемешиваются 84 в смесителе 52 (показан на Фигуре 2) с получением партии сухой смеси-основы 3000 фунтов (1 фунт = 0,454 кг), которая подается затем в экструзионный аппарат 10 (показан на Фигуре 1). В одном из примеров смесь ингредиентов поступает в экструдер со скоростью подачи 2500 фунтов/час, где увлажняется 86 при скорости подачи воды 0,79 галлона/мин (1 амер. галлон = 3,78 л) и экструдируется 88 при скорости подачи пара 304 фунта/час и скорости вращения шнека 230 об./мин. Если же говорить вообще, то в различных вариантах скорость подачи сухой смеси-основы в экструзионный аппарат может составлять 2500-3000 фунтов/час, содержание влаги в процессе экструзии – от 22 до 43% и скорость вращения шнека – от 66 до 300 об./мин. Экструдат поступает в сушилку 54 (показана на Фигуре 2) и высушивается 90.

В продолжение вышеприведенного примера: сухой экструдат смеси-основы измельчается 92 в измельчителе 56 (показан на Фигуре 2) и просеивается через сито #4 размольной машины Bliss при 60 Гц с получением сухого измельченного порошка, характеризующегося модулем тонкости помола (MOF) примерно от 100 до 200 при определении методом Американского Общества сельскохозяйственных инженеров (American Society of Agricultural Engineers). В одном из вариантов смесь-основа измельчается в порошок, имеющий MOF примерно от 160 до 180. К измельченной смеси-основе добавляют 93 один процент коллагенового связующего вещества, такого как Protein Plus производства фирмы Cra-Vac Industries Inc. of Toronto, Канада. Смесь, включающая коллагеновое связующее вещество, вновь перемешивается 95 и направляется в пресс для формования под давлением 58 (показан на Фигуре 2).

Измельченная смесь-основа подвергается формованию под давлением 94, что описано в одном из примеров. Перемешанная смесь-основа подается в машину для формования под давлением 58 со скоростью 365 граммов в минуту с помощью питателя, соединенного с машиной для формования под давлением. Смесь слабо гидратируется с помощью распылителя, например, со скоростью подачи воды 27-28 граммов в минуту. Затем смесь поступает в таблеточный пресс и формуется под давлением 94 в виде твердых таблеток при скорости от 250 до 500 таблеток в минуту при давлении примерно от 6000 фунтов на квадратный дюйм. Твердые таблетки формуются под давлением 94, при этом масса каждой таблетки составляет примерно один грамм в показательном варианте. Сформованные таблетки подаются далее в сушилку 54 (показана на Фигуре 2) и высушиваются 97 до влагосодержания таблеток примерно 8%.

Описанный выше способ 80 позволяет получать стабильные таблетки, которые не разрушаются и не крошатся в процессе их последующей транспортировки. Например, на таблетки без их крошения может напыляться и/или наноситься покрытие 96, содержащее жир и усилители вкуса, например, покрытие, содержащее 8%масс.говяжьего топленого жира, партиями по четыре фунта. Кроме того, готовый корм для домашних животных может упаковываться и отгружаться без чрезмерного крошения.

Оценка вкусовых свойств не выявила существенных вкусовых различий между экструдированными кормами для домашних животных, полученными традиционными процессами экструзии (контроль) и полученными способом формования под давлением. В дополнение к этому и как указывалось выше, формование под давлением обеспечивает уникальную текстуру продукта, какой не имеют традиционные экструдированные продукты.

Хотя изобретение описано в рамках различных конкретных вариантов, квалифицированным специалистам в данной области должно быть понятно, что на практике возможны различные модификации настоящего изобретения, но в духе и масштабах заявленной формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Способ производства сухого формованного корма для домашних животных с высоким содержанием белка и жира и пониженным содержанием углеводов, включающий стадии

получения сухой смеси-основы с содержанием углеводов менее 20 мас.%;

увлажнения полученной сухой смеси-основы до влагосодержания от 22 до 43 мас.%;

экструзии увлажненной смеси;

сушки экструдированной смеси;

измельчения экструдированной смеси до модуля тонкости помола от 100 до 200;

перемешивания и слабой гидратации измельченной смеси;

формования под давлением гидратированной смеси с приданием ей связанной твердой формы и

сушку формованной смеси до общего влагосодержания от 5 до 11 мас.%

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает подготовительную стадию дозирования ингредиентов для составления партии смеси-основы согласно рецептуре.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает добавление связующего вещества к измельченной смеси.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельчение экструдированной смеси предусматривает измельчение смеси до модуля тонкости помола примерно от 160 до 180.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что формование под давлением измельченной смеси предусматривает формование под давлением измельченной смеси в виде кусочков.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что формование под давлением измельченной смеси предусматривает таблетирование измельченной смеси.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает нанесение покрытия, содержащего усилители вкуса, на твердую форму.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушка сформованной под давлением смеси производится до общего влагосодержания примерно 8 мас.%.

9. Сухой корм для домашних животных, полученный согласно способу по любому из пп.1-8, в котором содержание белка составляет, по меньшей мере, 50 мас.% общее содержание жира составляет, по меньшей мере, 16% масс; содержание углеводов составляет менее 20 мас.% и влагосодержание которого составляет от 5 до 11 мас.%.

10. Корм по п.9, отличающийся тем, что содержание белка составляет более 54 мас.%.

11. Корм по п.9, отличающийся тем, что общее содержание жира составляет от 18 до 25 мас.%.

12. Корм по п.11, отличающийся тем, что общее содержание жира составляет 18,5 мас.%.

13. Корм по п.9, отличающийся тем, что содержание углеводов составляет 17 мас.%.

14. Корм по любому из пп.9-13, отличающийся тем, что он дополнительно включает связующее вещество в количестве 1 мас.%.

РИСУНКИ