專利名稱：高蛋白、高脂肪的擠壓沉降水產(chǎn)飼料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明主要涉及制備高蛋白、高脂肪沉降水產(chǎn)飼料的方法，該飼料用于水產(chǎn)養(yǎng)殖可有效促進魚類的生長。更具體地說，本發(fā)明涉及以下方法預處理蛋白質(zhì)起始混合物，沿著擠壓機桶體長度方向利用一低壓帶擠壓該混合物，以加大最終擠出物的密度；該方法還包括在起始物或擠出物中添加脂肪的步驟，以使最終產(chǎn)品的總脂肪含量達約10-40重量％。
2．現(xiàn)有技術(shù)水產(chǎn)養(yǎng)殖正越來越成為一項重要產(chǎn)業(yè)，尤其是當人們對魚及魚產(chǎn)品的需求越來越大的時候。僅以鮭魚為例，通常將其養(yǎng)殖在有界的海水池塘內(nèi)，并喂以特殊的飼料以盡可能促進其生長。已知，為了最有效地促進鮭魚的生長，其飼料必需具有很高的脂肪含量。同時，高效飼料的比重必須大于1以使其沉降，而且必須具有合適的硬度及其它特性，以誘使鮭魚來食用這些飼料。
提供高蛋白和高油脂含量的較大的擠壓顆粒以供鮭魚養(yǎng)殖使用已經(jīng)是已知技術(shù)。但是，這些顆粒是用小型、低容量設(shè)備生產(chǎn)的，而且所用的技術(shù)使得產(chǎn)品十分昂貴。所以，本領(lǐng)域需要一種更高效的技術(shù)來生產(chǎn)高蛋白、高脂肪沉降水產(chǎn)飼料，它可以進行大量生產(chǎn)，從而減低飼料成本，并且保持飼料特性恒定。
發(fā)明概述本發(fā)明克服了上述問題，提供了一種高效、高產(chǎn)量地生產(chǎn)大直徑、高蛋白、高脂肪且形體完整的沉降水產(chǎn)飼料的方法?？偟恼f來，本發(fā)明涉及首先提供一種起始混合物，其中含15-55重量％蛋白質(zhì)(以約25-45重量％更好)和至少約1重量％淀粉(約7-15重量％最好)。先對起始混合物進行預處理，即添加水分并對起始混合物進行升溫和攪拌。隨后，經(jīng)預處理的起始混合物被裝入并通過擠壓機，該擠壓機具有長形桶體，桶體內(nèi)具有長形、軸向轉(zhuǎn)動、螺旋蝸桿攪拌器，并在最末端有一個擠壓模頭。這一處理形成一種比重大于1的自持型擠出物。在預處理起始物通過擠壓機的過程中，在模頭上游的桶體內(nèi)形成一個低壓環(huán)境，用以加大預處理起始物的密度。而且，整個方法包括在起始物和/或最終擠出物中添加脂肪的步驟，以使最終產(chǎn)物的總脂肪含量達約10-40重量％。所以，可以在開始時，在預處理過程中或在通過擠壓機桶體時向起始物中添加液體脂肪；也可以在通過擠壓模頭后直接向擠出物中添加脂肪。
在特別優(yōu)選的形式中，該方法包括如下步驟即測定從擠壓機中出來的擠出物的密度，并根據(jù)該測量值調(diào)整擠壓機桶體內(nèi)的低壓程度。一般來說，測量的是擠出物的體密度，并以該數(shù)據(jù)為指導來改變擠壓機桶體內(nèi)的壓力環(huán)境。
在預處理步驟中，令起始物在約75-98℃(約90-97℃更好)的溫度保溫約150-200秒(170-190秒更好)。預處理的目的是在起始物進入擠壓機桶體之前先將其濕潤并部分熟化。較好的是，預處理后的物質(zhì)其濕度約20-60重量％，約21-23重量％更好。
在擠壓機中，經(jīng)預處理的起始物質(zhì)經(jīng)受高溫、壓力和剪切處理。一般說來，桶體內(nèi)的溫度條件為最高溫度約為50-95℃，約65-80°F更好。公稱最大壓力條件為約100-500psi，約150-30psi更好。擠壓機桶體內(nèi)較好的溫度曲線是令預處理的起始物剛好在到達低壓帶之前被加熱到最高溫度。然后，物料的溫度總體下降，低壓帶下游的桶體區(qū)域為成形區(qū)，物料在此被壓縮，然后接受最后的擠壓。
擠壓機桶體內(nèi)的低壓帶一般是通過在其中形成部分真空來形成的。所述的真空度約為2-15時水柱(H2O)，約7-13時水柱更好。
擠壓后，可利用各種常規(guī)方法來干燥擠出物，例如利用多路干燥/冷卻器。從模頭出來的擠出物的濕度一般約為25-32重量％，約27-29重量％更好。
如上所述，本發(fā)明方法宜包含如下步驟即測定從擠壓機中出來的擠出物的密度，并根據(jù)該測量值調(diào)整擠壓機桶體內(nèi)的低壓程度。顯然，該技術(shù)不局限于水產(chǎn)用高蛋白、高脂肪擠出物，而可有效用于多種以密度控制為重點的擠壓技術(shù)中。所以，本發(fā)明的這一方面內(nèi)容涉及提供用于擠壓的起始混合物，起始混合物然后進入并通過擠壓機和擠壓模頭，與此同時在擠壓模頭上游的桶體內(nèi)形成一個沿原桶體長度方向的低壓環(huán)境。利用擠出物的密度(以體密度為佳)為指導，調(diào)節(jié)桶體內(nèi)的低壓環(huán)境。
附圖簡述


圖1實質(zhì)上以圖形方式顯示了用于生產(chǎn)本發(fā)明飼料的優(yōu)選擠壓系統(tǒng)。
優(yōu)選實施方案的詳細說明總而言之，用于實施本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)備包括一擠壓系統(tǒng)10，它主要包括預處理機12和5程擠壓機14，擠壓機配有一個桶體中部的排氣/真空設(shè)備16。較好的是，整個系統(tǒng)10包括密度測量儀18，還可以配有微處理機控制器20，控制器20操作電機22,22則連接真空泵24；如圖所示，真空泵42與設(shè)備16可操控地連接。
更具體地說，預處理機12是Wenger DDC預處理機(Wenger Manufacturing,Inc.,Sabetha,KS)或美國專利4,752,139(納入本文作為參考)所述的類型。如本領(lǐng)域眾所周知的，預處理機12用來在早期濕潤起始的干成份，并將其熟化到一定程度。此外，在優(yōu)選形式中，可以在預處理機中注入魚油，和干組份一起與水和蒸汽混合。如圖所示，出自預處理機的物料被直接送至擠壓機14的入口。
在所示的形式中，擠壓機14是Wenger TX85雙蝸桿擠壓機，它包括5個相互連通的管段26-34，共同形成管狀桶體36，在桶體36內(nèi)有一對相互嚙合的、軸向轉(zhuǎn)動的、用動力驅(qū)動的螺旋蝸桿(未顯示)。擠壓機類型如納入本文作為參考的美國專利4,875,847所述。更具體地說，擠壓機14包括入口段26，入口段26具有垂直物料入口38，入口38與預處理機12的出口可操控地連接。在第3管段30上開孔并承接設(shè)備16。出口段34配有所示的多孔模頭40。管段28-34配有外部夾套，用于介質(zhì)的加熱或冷卻循環(huán)；而且，這些管段還配有用于向擠壓機桶體直接注入蒸汽和/或水分的入口。
使用時，桶體36內(nèi)的螺旋蝸桿轉(zhuǎn)動，將從入口38進來的預處理物料送至模頭40的約束孔。在移動過程中，物料逐漸升溫，受壓并經(jīng)受剪切，用于將產(chǎn)品熟化到要求的程度，并使擠出物形成要求的形狀。為此，這種類型的擠壓裝置通?？拷ｎ^40配有轉(zhuǎn)動的刀具結(jié)構(gòu)(未顯示)，用來進一步分割從模頭孔中出來的擠出物。
設(shè)備16是適用于在擠壓機14運作過程中從擠壓機桶體36中抽取氣體的排氣/真空設(shè)備。設(shè)備16在納入本文作為參考的美國專利4,763,569中有全面的說明。但是，簡而言之，設(shè)備16包括垂直罩42，其最底端是與管段30可操控地無損連接的管狀部分44，上部是錐形部分46。安裝在管段30上后，罩42的內(nèi)腔48與桶體36的內(nèi)腔連通。完整的上部26還包括罩42內(nèi)的垂直內(nèi)部蝸桿50。蝸桿50是有螺紋的，其作用在于基本上避免了固體物質(zhì)從桶體36進入罩內(nèi)。蝸桿50受電機52和直角傳動器54的驅(qū)動而軸向轉(zhuǎn)動。如圖所示，排氣管56從罩42的頂部伸出并與罩的內(nèi)腔48連通。管56可以直接向大氣排氣，或者，較好的是，與真空泵24連接，后者由電機22操作。
密度測量儀18具有常規(guī)結(jié)構(gòu)，它用來基本上連續(xù)或選擇性地測量來自模頭40的擠出物經(jīng)分割后的體密度。然后，這樣的體密度數(shù)據(jù)可以反饋回路的方式用于提高或降低通過設(shè)備16施加于擠壓機桶體36的真空度。即，如果體密度太低，可提高真空度；如果體密度太高，可降低真空度。就此而言，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員顯而易見的是，控制器20是具有常規(guī)結(jié)構(gòu)和運作情況的，也可以是更為完善的微處理機控制系統(tǒng)的一部分，所述控制系統(tǒng)與整個系統(tǒng)10的運作相關(guān)聯(lián)。無論如何，應(yīng)該認為，提供測量儀18、控制器20、電機22和真空泵24使得根據(jù)來自擠壓機的產(chǎn)品的體密度變化來選擇性控制施加與桶體36的真空成為可能。
雖然沒有顯示出來，完整的系統(tǒng)10一般還包括常規(guī)干燥器，用于干燥擠出物，使其濕度下降到可供長時間保存和使用的被認可的水平?？墒褂枚嗦稺enger干燥器獲得良好的效果?；蛘撸O(shè)備包括包涂設(shè)備，用于在擠出物的外部涂以液態(tài)脂肪。
以下實施例說明了本發(fā)明的優(yōu)選過程。這些實施例只用于說明，不應(yīng)將其中的任何內(nèi)容認為是對本發(fā)明范圍的限定。
實施例本發(fā)明進行了大量的擠壓測試，來制造各種類型的沉降水產(chǎn)顆粒飼料。
表1列出了進行本實施例測試所使用的預處理機、擠壓機和模頭和刀具的結(jié)構(gòu)。在所有情況下，就設(shè)備各相應(yīng)部件而言，所用的零件編號都是WengerManufacturing,Inc.的編號。
表1
在第一系列的6次測試中，使用了三種配方的起始干組份。三種配方見表2。
表2
表3給出了第1至6次測試所用的設(shè)備、配方，以及所記錄的預處理、擠壓和最終成品的信息。表3中，“CW”表示為了冷卻，在擠壓機管段夾套內(nèi)循環(huán)的是冷水；桶體中部真空信息指如前所述通過設(shè)備16抽吸而成的真空度。此外，在預處理階段，以所示的速度在起始成份中注入魚油(沙丁魚油)。在第1至3次和第6次測試中，所有魚油都被注入預處理機中，并被視為是“內(nèi)部的”；在第4和5次中，部分魚油注入預處理機作為內(nèi)部魚油，另一部分魚油在顆粒經(jīng)干燥后涂在其外部。
表3
又用另一系列的不同配方和條件進行了另一組測試(第7至10次)。表4顯示了各自所用的基礎(chǔ)制劑A或B，表5給出了完整的配方(編號4-23)。
表4基礎(chǔ)制劑<
表5<
表6給出的是所用的設(shè)備、所記錄的擠壓條件和成品特性。在第7和第17次中，部分魚油是在顆粒經(jīng)干燥后涂在其外部的；在其它各次中，全部魚油都被注入預處理機中。在第8和第17次，各測試有一部分沒有在真空下進行，而是通大氣進行的；非真空處理的產(chǎn)品較差。
表6
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以下表格給出了在第7至30次測試中最終成品的組成和顆粒飼料的性能。
表7
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另外還進行了兩次擠壓實驗，方法與以上詳細說明的相同。在每一次的過程中，桶體中部的真空源被關(guān)閉，以測試對最終顆粒的影響。其中第一(第31次)試驗中，使用的是第11號配方(含15％內(nèi)部脂肪)、2號擠壓機結(jié)構(gòu)和5號模頭和刀具結(jié)構(gòu)。在第31次的大部分過程試驗中，桶體中部的工作真空為10時Hg。在運行中段將真空源關(guān)閉5分鐘，造成桶體急遽升溫。將這次運行中真空部分和關(guān)閉真空部分得到的產(chǎn)品收集起來，分析它們的細度(fine)。在真空關(guān)閉階段，產(chǎn)品的細度為15.78重量％，但是在真空階段，細度僅為5.13重量％。
在另一次比較測試中(第32次)，使用的是4號配方(總內(nèi)部脂肪含量為30％)，上述預處理機結(jié)構(gòu)、2號擠壓機結(jié)構(gòu)和4號模頭及刀具結(jié)構(gòu)。在運行的大部分過程中，桶體中部設(shè)備被維持在10時Hg，但是如上所述，關(guān)閉了一小段時間。真空關(guān)閉期間得到的產(chǎn)品具有91.5重量％細度，而真空階段的產(chǎn)品其細度僅為19.05重量％。
測試細度的過程可參見Feed Manufacturing Technology IV,American FeedIdustry Association,Inc.,k1994,p.122，本文將其納入作為參考。
權(quán)利要求
1．一種制備高蛋白、高脂肪沉降水產(chǎn)飼料的方法，它包括提供一種起始混合物，其中包含約15-55重量％和至少約1重量％淀粉；預處理起始混合物，即在其中加入水分并令起始混合物處于高溫和攪拌條件下；令預處理混合物進入并通過一擠壓機，該擠壓機具有長形桶體，桶體內(nèi)具有長形、軸向轉(zhuǎn)動螺旋蝸桿，在其最末端有一個模頭，用以形成比重大于1的自持型擠出物；所述的通過步驟包括在桶體內(nèi)模頭的上游沿其長度方向建立一個低壓帶，用于在所述桶體內(nèi)加大起始混合物的密度；所述的方法還包括向所述起始混合物和/或擠出物中添加脂肪的步驟，使得擠出物的總脂肪含量達約10-40重量％。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟測定所述擠出物的密度，根據(jù)所述的密度測量值調(diào)節(jié)所述的低壓度。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中的密度值是體密度。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述的預處理階段向起始混合物中添加液態(tài)脂肪的步驟。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述的預處理過程中，將所述起始混合物在約75-98℃保溫約150-200秒。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述的預處理階段向起始混合物中添加脂肪的步驟。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將脂肪涂在擠出物表面作為表面涂層的步驟。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述擠出物的含水量調(diào)節(jié)至約25-32重量％。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在通過所述擠壓機的過程中令所述經(jīng)預處理的混合物處于高溫、壓力和剪切環(huán)境。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述的經(jīng)預處理的混合物在所述的桶體內(nèi)被加熱至約50-95℃，并使其在其中受到的最大溫度為約100-500psi。
11．根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述的物料在到達所述低壓帶前被加熱至最高溫度。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述的建立環(huán)境的步驟包括將所述帶抽成部分真空。
13．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，所述的部分真空約2-15時Hg。
14．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括干燥所述擠出物的步驟。
15．一種擠壓方法，它包括提供一種起始物料；令起始物料進入和通過擠壓機，擠壓機具有長形桶體，桶體內(nèi)具有長形、軸向轉(zhuǎn)動螺旋蝸桿，在最末端有一個模頭，用于形成擠出物；所述的通過步驟包括在所述的模頭上游桶體內(nèi)部沿其長度方向建立一個低壓環(huán)境；測量所述擠出物的密度，根據(jù)密度測量值調(diào)節(jié)所述低壓的程度。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述的物料在達到所述低壓帶之前被加熱至最高溫度。
全文摘要
生產(chǎn)高蛋白、高脂肪沉降水產(chǎn)飼料擠出物的方法:高蛋白起始物料先進行預處理,并通過擠壓機(14);在擠壓機桶體(36)內(nèi)模頭(40)的上游建立一個低壓帶,用于加大最終擠出物的密度?？梢栽谶^程的任何位點向起始混合物中添加脂肪,和/或?qū)⒅咀鳛楸砻嫱繉油吭谧罱K的擠出物上。較好的是,本方法還包括測定擠出物的體密度,并根據(jù)該值調(diào)節(jié)桶體低壓環(huán)境的低壓度。
文檔編號A23K1/18GK1233153SQ97198824
公開日1999年10月27日 申請日期1997年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月16日
發(fā)明者L·G·溫吉爾, B·W·豪克, E·J·奧斯特豪斯 申請人:溫吉爾制造公司