СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРМА ДЛЯ ДОМАШНИХ ЖИВОТНЫХ
DOMESTIC ANIMAL FODDER PRODUCTION METHOD

Область применения
Настоящее изобретение относится к области изготовления кормов для домашних животных. В частности, но не исключительно, настоящее изобретение относится к способу изготовления корма для животных с использованием вибрационного конвейера.
Уровень техники
Производители кормов для домашних животных постоянно пытаются улучшить сухие корма для домашних животных, чтобы сделать их более питательными и вкусными для животных. Сухие корма для домашних животных обычно изготавливают способом экструдирования под действием тепла и давления, чтобы получить сбалансированные по пищевой ценности, имеющие низкую влажность гранулы с длительным сроком хранения. К сожалению, такие сухие гранулы часто имеют слабо выраженный вкус для животного, поэтому производители обычно покрывают гранулы жиром или усилителем вкуса, для улучшения их вкуса и аромата.
Для покрытия имеющих низкую влажность гранул используют различные устройства и способы, включая, например, устройства барабанного типа, устройства в виде сковороды и миксеры различных типов. Хотя перечисленные выше устройства в целом могут быть эффективны, в то же время их частым недостатком является неравномерность нанесения покрытия на гранулы. Данный недостаток проявляется особенно сильно, если вес покрытия составляет относительно малый процент от веса гранулы. Некоторое количество покрытия может даже не приклеится к поверхности гранул, что совершенно недопустимо, если покрытие содержит ценные вещества, такие как витамины, ароматизаторы или нутрицевтики. Кроме того, на крупных производственных комплексах большие массы гранул, движущиеся внутри устройства для нанесения покрытия или миксера, могут сильно тереться друг о друга, в результате чего часть гранул будет получена в виде слишком мелких фракций, и кроме того, с гранул может стираться только что нанесенное покрытие. Изобретателями было обнаружено, что для решения упомянутых проблем может использоваться вибрационный конвейер. Нанесение на имеющие низкую влажность гранулы покрытия на вибрационном конвейере в условиях, при которых обеспечивается хорошее перемешивание гранул в кипящем слое, дает значительно лучшие результаты и позволяет уменьшить потери продуктов, типичные для менее эффективных способов нанесения покрытия, что достигается благодаря более нежному перемешиванию гранул при нанесении на них покрытия.
Сущность изобретения
В настоящей заявке предлагается способ нанесения покрытия на пищевой продукт. Способ может включать этапы: обеспечения пищевого продукта; обеспечения вибрационного конвейера, при этом вибрационный конвейер включает закрытый канал, и при этом вибрационный конвейер имеет вход и выход; подачи пищевого продукта на вход вибрационного конвейера; работы вибрационного конвейера с числом Пекле, большим чем примерно 6, при безразмерном ускорении, большем чем примерно 0,3 и амплитуде вибрации в вертикальном направлении, большей чем примерно 3 мм; подачи материала покрытия в вибрационный конвейер, в результате чего на пищевой продукт наносится материал покрытия по мере его прохождения от входа к выходу конвейера.
Краткое описание чертежей
Фиг.1. Вид сбоку одного из воплощений спирального конвейера.
Фиг.2. Вид сверху одного из воплощений спирального конвейера.
Подробное описание изобретения
Определения
В контексте настоящего описания упоминание какого-либо элемента в формуле изобретения или в подробном описании означает, что подразумевается один или более таких элементов.
В контексте настоящего описания термины «включать», «включает» и «включая» подразумевают неограниченное перечисление элементов.
В контексте настоящего описания термин «множество» означает более чем один.
3
3
3
3
3
В контексте настоящего описания термин «гранула» включает гранулы специальной формы, в которой выпускается корм для домашних животных, например, кошек и собак, как правило, имеющие влажность, то есть содержание воды менее чем 12% по весу. Гранулы могут иметь различную текстуру, от твердой до мягкой. Гранулы могут иметь различную внутреннюю структуру, от вспененной до плотной. Гранулы могут быть сформированы посредством экструзии. В неограничивающих примерах гранула может быть сформирована из сердцевины с последующим нанесением на нее покрытия, в результате чего может быть получена гранула с покрытием. Следует понимать, что при употреблении термина «гранула» он может относиться к грануле без покрытия или грануле с покрытием. Кроме того, как известно сведущим в данной области техники, размер гранул может быть различным. Размеры гранул могут быть такими, что их объем может составлять от примерно 25 мм до примерно 2 500 мм, или от примерно 100 мм до примерно 2 000 мм, или примерно 500 мм. Для охарактеризования размеров гранул может использоваться эквивалентный диаметр сферы, который часто используется для описания объектов неправильной формы, которыми, в частности, могут являться и гранулы корма для животных. Эквивалентный диаметр сферы представляет собой диаметр сферы эквивалентного объема (смотри, например, публикацию Jennings, В.R. и Parslow, K., "Particle Size Measurement: The Equivalent Spherical Diameter", Proceedings of the Royal Society of London, Series A 419, стр. 137-149, 1988). В одном из воплощений эквивалентный диаметр сферы может составлять от примерно 2 мм до примерно 25 мм, или от примерно 4 мм до примерно 18 мм.
В контексте настоящего описания термин «животное» или «домашнее животное» означает домашних животных, включая, но не ограничиваясь ими, домашних собак, кошек, лошадей, коров, хорьков, кроликов, свиней, крыс, мышей, песчанок, хомяков и им подобных. Наиболее типичными примерами домашних животных являются домашние кошки и собаки.
В контексте настоящего описания термины «корм для животных», «составы для кормления животных», «гранулированный корм для домашних животных», «корм для домашних животных», «составы для кормления домашних животных», «гранулы для кормления домашних животных» - все они включают составы, предназначенные для проглатывания их домашними животными. Корма для домашних животных могут включать, не ограничиваясь ими, сбалансированные по питательной ценности составы для ежедневного кормления, такие как гранулы, а также добавки и/или угощения, которые могут быть, а могут и не быть сбалансированными по пищевой ценности.
В контексте настоящего описания термин «сбалансированный по пищевой ценности», употребляемый в отношении пищевого состава для домашних животных или его компонента, означает, что состав, в частности, состав для кормления домашних животных, содержит все известные питательные вещества, требующиеся для поддержания жизнеспособности животного, в необходимых количествах и пропорциях, основанных на рекомендациях признанных организаций в области питания, включая, но не ограничиваясь ими, Центр кормов и лекарственных препаратов для ветеринарии США и Ассоциацию инспекторов кормов для животных США, за исключением, возможно, дополнительно необходимого для животного количества воды.
В контексте настоящего описания термины «пробиотик», «пробиотический компонент», «пробиотический ингредиент» и «пробиотический организм» означают бактерии или прочие микроорганизмы, живые или мертвые, их компоненты, такие, как белки или углеводы, или очищенные фракции бактериальных ферментов, включая микроорганизмы, которые находятся в спящем состоянии или в виде спор, и которые благотворно влияют на здоровье млекопитающего за счет сохранения и/или приумножения естественной микрофлоры желудочно-кишечного тракта, стабилизации нормального функционирования иммунной системы и предотвращения аберрантных иммунных реакций.
В контексте настоящего описания термины «сердцевина» и «сердцевинная матрица» означают сердцевину гранулы в виде твердой частицы, которая сформирована из определенных ингредиентов и имеет содержание влаги (воды), меньшее чем 12%. Гранула может иметь покрытие, нанесенное на сердцевину, и такие гранулы называются гранулами с покрытием. На сердцевину может не наноситься покрытие, или покрытие может быть нанесено только на часть поверхности сердцевины. В воплощениях без покрытия сердцевина может представлять собой всю гранулу. Сердцевины могут содержать мучнистые материалы, белковые материалы, их сочетания и смеси. В одном из воплощений сердцевина может содержать сердцевинную матрицу из белка, углеводов и жира.
В контексте настоящего описания термин «покрытие» означает частичное или полное покрытие некоторой поверхности, как правило, поверхности сердцевины. В одном из воплощений сердцевина может быть частично покрытой, так что только часть ее является покрытой, а часть является не покрытой, то есть является открытой. В другом воплощении сердцевина может быть полностью покрытой покрытием, и никакая ее часть не будет открытой. То есть, покрытие может покрывать от незначительной доли поверхности сердцевины до всей ее поверхности. Покрытие может быть также нанесено на другие покрытия, так что на грануле может иметься несколько слоев покрытий. Так, например, сердцевина может быть полностью покрыта покрытием А, а покрытие А может быть полностью покрыто покрытием В, то есть каждое из покрытий А и В образует слой.
В контексте настоящего описания термин «экструдированный» означает корм для животных, который был изготовлен с применением экструдера (например, пропущен через экструдер). В одном из воплощений гранулы сформированы способом экструзии, при котором сырьевые материалы, включая крахмал, экструдируются под воздействием тепла и давления, в результате чего крахмал застывает, и образуется гранула, которая может быть сердцевиной для последующего изготовления гранулированного корма. Может быть использован экструдер любого типа, и не ограничивающие примеры экструдеров включают одновинтовой и двухвинтовой экструдер.
Приводимые в настоящем описании списки источников, ингредиентов и компонентов подразумевают, что предвидится также использование их сочетаний и смесей, и такие сочетания и смеси также входят в масштаб настоящего изобретения.
Следует понимать, что любое максимальное численное ограничение, употребляемое в настоящем описании, включает любое меньшее численное ограничение, как если бы такое меньшее численное ограничение было указано явно. Любое минимальное численное ограничение, употребляемое в настоящем описании, включает любое большее численное ограничение, как если бы такое большее численное ограничение было указано явно. Любой диапазон числовых значений, употребляемый в настоящем описании, включает любой более узкий диапазон числовых значений, входящий в упомянутый более широкий диапазон, как если бы такой более узкий диапазон числовых значений был указан явно.
Все перечисления элементов, например, списки ингредиентов, подразумевают, и должны таким образом интерпретироваться как группы Маркуша. Поэтому все списки следует читать и интерпретировать как элементы, «выбранные из группы, состоящей из…(список элементов)…, их сочетаний и их смесей».
В настоящем описании приводятся также ссылки на торговые наименования различных компонентов и ингредиентов. Изобретение не ограничено применением материалов исключительно таких торговых наименований. Материалы указанных торговых наименований могут быть заменены эквивалентными, в том числе предлагаемыми иными производителями, под иными названиями и иными кодовыми номерами.
Ниже приводится описание различных воплощений настоящего изобретения и их отдельных элементов. Сведущим в данной области техники будет понятно, что при реализации настоящего изобретения возможны любые сочетания таких воплощений и их элементов. И хотя ниже приводится описание различных воплощений настоящего изобретения и их элементов, сопровождаемое прилагаемыми чертежами, возможны и прочие их изменения и модификации без отхода от идеи и масштабов настоящего изобретения. Будет также очевидно, что возможны любые сочетания описанных ниже воплощений и их элементов, и такие сочетания могут также представлять собой предпочтительные воплощения настоящего изобретения.
Гранула с покрытием
Различные воплощения настоящего изобретения включают корм для домашних животных в виде гранулы с покрытием, которая включает сердцевину и покрытие, по меньшей мере частично покрывающее сердцевину. В одном из воплощений корм для домашних животных, или гранула с покрытием, может быть сбалансированным по пищевой ценности. В одном из воплощений корм для домашних животных, или гранула с покрытием, может иметь содержание влаги (воды), меньшее чем 12%. Гранула может быть изготовлена, а затем покрыта слоем (покрытием) из сухого источника белка с использованием связующего, в результате чего может быть получена гранула с покрытием, более предпочтительная для животного (так называемая дифференциация на поздней стадии изготовления). Прочие воплощения настоящего изобретения включают способ изготовления корма для домашних животных, включающий этапы: формирование сердцевинной смеси, формирование смеси для покрытия и нанесение смеси для покрытия на сердцевины, в результате чего получается корм для домашних животных в виде гранул с покрытием. Дополнительные воплощения настоящего изобретения включают способ изготовления корма для домашних животных, включающий два дополнительных этапа термической обработки для дезактивации сальмонелл.
В одном из воплощений настоящего изобретения предлагается корм для домашних животных в виде гранул с покрытием, при этом гранула содержит сердцевину, которая может быть получена экструдированием, и покрытие, нанесенное на сердцевину и содержащее белковый компонент и связующий компонент. В одном из воплощений покрытие может только частично окружать сердцевину. В одном из воплощений покрытие может составлять от 0,1% до 75% по весу от суммарного веса гранулы с покрытием, а вес сердцевины может составлять от 25% до 99,9% суммарного веса гранулы с покрытием. В других воплощениях вес покрытия может составлять любое число процентов в диапазоне между 0,1% и 75% от суммарного веса гранулы с покрытием, а вес сердцевины может составлять любое число процентов между 25% и 99,9% от суммарного веса гранулы с покрытием. В дополнительных воплощениях сердцевина может содержать влагу, или воду, в количестве менее, чем 12%, и может содержать матрицу из застывшего крахмала, которая может быть сформирована способом экструзии в соответствии с настоящим изобретением.
В соответствии с настоящим изобретением, гранула с покрытием содержит сердцевину и покрытие. Сердцевина может содержать ряд ингредиентов, образующих матрицу сердцевины. В одном неограничивающем воплощении сердцевина может содержать источник углеводов, источник белков и/или источник жиров. В одном из воплощений сердцевина может содержать источник углеводов в количестве 20% до 100% от веса сердцевины. В одном из воплощений сердцевина может содержать источник белков в количестве 0% до 80% от веса сердцевины. В одном из воплощений сердцевина может содержать источник жиров в количестве 0% до 15% от веса сердцевины. Сердцевина может также содержать прочие ингредиенты. В одном из воплощений от 0% до 80% веса сердцевины могут составлять прочие ингредиенты.
Источник углеводов (углеводный ингредиент, или крахмальный ингредиент) может содержать злаки, зерна, кукурузу, пшеницу, рис, овес, кукурузную крупу, крупу сорго, зерна сорго, пшеничные отруби, овсяные отруби, амарант, твердую пшеницу или манную крупу. Источник белка (белковый ингредиент) может содержать мясо курицы, продукты из мяса курицы, побочные продукты переработки кур, баранину, продукты из баранины, мясо индеек, продукты из мяса индеек, говядину, побочные продукты переработки говядины, потроха, продукты из рыбы, кишки, мясо кенгуру, белую рыбу, оленину, продукты из сои, изолят соевых белков, концентрат соевых белков, продукты из кукурузного глютена, концентрат кукурузных белков, сушеную барду, растворимые компоненты сушеной барды. Источник жира (жировой ингредиент) может содержать птичий жир, куриный жир, индюшиный жир, свиной жир, сало, талловый жир, говяжий жир, растительные масла, кукурузное масло, соевое масло, хлопковое масло, пальмовое масло, масло пальмовых ядер, льняное масло, каноловое масло, рапсовое масло, рыбий жир, менхаденовый жир, жир анчоусовых, и/или олестру.
1
12
2
6
3
10
10
Гранулы могут включать и прочие ингредиенты, например, такие активные ингредиенты, как ингредиенты-источники волокон, минеральные ингредиенты, ингредиенты-источники витаминов, ингредиенты-источники полифенолов, ингредиенты-источники аминокислот, ингредиенты-источники каротеноидов, ингредиенты-источники антиоксидантов, ингредиенты-источники жирных кислот, миметики (низкокалорийные заменители) углеводов, пробиотические ингредиенты, пребиотические ингредиенты и прочие ингредиенты. Ингредиенты-источники волокон могут включать фруктоолигосахариды (ФОС), свекловичную клетчатку, маннанолигосахариды (МОС), овсяное волокно, лимонную клетчатку, карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), гуаровую камедь, гуммиарабик, яблочный жмых, лимонные волокна, экстракты из волокон, производные из волокон, сушеные свекловичные волокна (обессахаренные), целлюлозу, α-целлюлозу, галактоолигосахариды, ксилоолигосахариды, а также олигопроизводные крахмалов, инулин, псиллиум, пектины, лимонный пектин, ксантановую смолу, альгинаты, таловую смолу, β-глюканы, хитины, лигнин, целлюлозы, некрахмальные полисахариды, каррагенан, восстановленный крахмал, соевые олигосахариды, трегалозу, раффинозу, стахилозу, лактулозу, полидекстрозу, олигодекстран, гентиолигосахариды, пектиновые олигосахариды и гемицеллюлозу. Ингредиенты-источники минералов могут включать селенит натрия, мононатрийфосфат, карбонат кальция, хлорид калия, сульфат железа, оксид цинка, сульфат марганца, сульфат меди, оксид марганца, иодид калия и карбонат кобальта. Ингредиенты-источники витаминов могут включать холин-хлорид, добавки, содержащие витамин Е, аскорбиновую кислоту, ацетат витамина А, пантотенат кальция, пантотеновую кислоту, биотин, мононитрат тиамина (провитамин В), добавки, содержащие витамин В, ниацин, добавки, содержащие рибофлавин (провитамин В), инозитол, гидрохлорид пиридоксина (провитамин В), добавки, содержащие витамин D, фолиевую кислоту, витамин С и/или аскорбиновую кислоту. Ингредиенты-источники полифенолов могут включать чайный экстракт, розмариновый экстракт, розмариновую кислоту, кофейный экстракт, кофеиновую кислоту, экстракт куркумы, черничный экстракт, виноградный экстракт, экстракт виноградных косточек и/или соевый экстракт. Ингредиенты-источники аминокислот могут включать L-триптофан, таурин, гистидин, карнозин, аланин, цистеин, аргинин, метионин, триптофан, лизин, аспарагин, аспарагиновую кислоту, фенилаланин, валин, треонин, изолейцин, лейцин, глицин, глютамин, тирозин, гомоцистеин, орнитин, цитрулин, глютаминовую кислоту, пролин и/или серин. Ингредиенты-источники каротиноидов могут включать лютеин, астаксантин, зеаксантин, биксин, ликопен и β-каротин. Ингредиенты-источники антиоксидантов могут включать токоферолы (витамин Е), витамин С, витамин А, материалы растительного происхождения, каротеноиды (описаны выше), селен и CoQ (кофермент Q). Ингредиенты-источники жирных кислот могут включать арахидоновую кислоту, α-линоленовую кислоту, γ-линоленовую кислоту, линолевую кислоту, эйкозапентаноевую кислоту (ЭПК), докозагексаноевую кислоту (ДГК), а также рыбий жир как источник ЭПК и/или ДГК. Ингредиенты-источники миметиков (низкокалорийных заменителей глюкозы) могут включать анти-метаболиты глюкозы, включающие в свою очередь 2-дезокси-D-глюкозу, 5-тио-D-глюкозу, 3-О-метилглюкозу, ангидросахара, включающие в свою очередь 1,5-ангидро-D-глюцитол, 2,5-ангидро-D-глюцитол и 2,5-ангидро-D-маннитол, манногептулозу и экстракт авокадо, содержащий манногептулозу. Прочие ингредиенты могут включать говяжий бульон, сухие пивные дрожжи, яйцо, яйцепродукты, льнопродукты, DL-метионин, аминокислоты, лейцин, лизин, аргинин, цистеин, цистин, аспарагиновую кислоту, полифосфаты, такие, как гексаметофосфат натрия, пирофосфат натрия, триполифосфат натрия, хлорид цинка, глюконат меди, хлорид олова, фторид олова, фторид натрия, триклозан, глюкозамин-гидрохлорид, хондроитин-сульфат, зеленые мидии, голубые мидии, метил-сульфонил метан, бор, борную кислоту, фитоэстрогены, фитоандрогены, генистени, диадзеин, L-карнитин, пиколинат хрома, трипиколинат хрома, никотинат хрома, кислотные/щелочные модификаторы, цитрат калия, хлорид калия, карбонат кальция, хлорид кальция, бисульфат натрия; эвкалипт, лаванду, перечную мяту, пластификаторы, красители, ароматизаторы, подсластители, буферные вещества, вещества, способствующие скольжению, носители, вещества-регуляторы pH, натуральные ингредиенты, стабилизаторы, биологические добавки, такие как ферменты (включая протеазы и липазы), химические добавки, охладители, хелатирующие вещества, денатурирующие вещества, вещества-связующие лекарственных средств, эмульгаторы, внешние анальгетики, ароматические смеси, увлажнители, вещества, придающие продукту непрозрачность (такие как оксид цинка и диоксид титана), противовспенивающие вещества (такие как кремний), консерванты (такие как бутилированный гидрокситолуол и бутилированный гидроксианизол, пропил-галлат, хлорид бензалкония, ЭДТА, бензиловый спирт, сорбат калия, парабены и их смеси), восстанавливающие вещества, растворители, гидротропы, вещества, повышающие растворимость, суспендирующие вещества (не поверхностно-активные), вещества, повышающие вязкость (на водной и неводной основе), вещества, усиливающие экскрецию и кератолитики.
Пробиотический ингредиент (компонент) может содержать один или более бактериальных пробиотических организмов, пригодных для потребления домашними животными и обеспечивающих улучшение микробного баланса в желудочно-кишечном тракте животного или прочие преимущества для здоровья домашнего животного, такие, как снятие симптомов или профилактика болезней. Известны различные пробиотические микроорганизмы (смотри, например, публикацию WO 03/075676 и опубликованную патентную заявку США 2006/0228448 А1). В различных воплощенииях пробиотический компонент может быть выбран из бактерий и дрожжей, включая микроорганизмы родов Bacillus, Bacteroides, Bifidobacterium, Enterococcus (например, штаммы Enterococcus faecium DSM 10663 и SF68), Lactobacillus, Leuconostroc, Saccharomyces, Candida, Streptococcus и любые их смеси. В других воплощениях пробиотик может быть выбран из микроорганизмов родов Bifidobacterium, Lactobacillus и их сочетаний. Бактерии рода Bacillus могут образовывать споры. В одном из воплощений пробиотический компонент не образует спор. Неограничивающие примеры молочнокислых бактерий, пригодных для реализации настоящего изобретения, включают штаммы Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Streptococcus diacetylactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus (например, штамм DSM 13241 Lactobacillus acidophilus), Lactobacillus helveticus, Lactobacillus bifidus, Lactobacillus casei, Lactobacillus lactis, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus delbruekii, Lactobacillus thermophilus, Lactobacillus fermentii, Lactobacillus salivarius, Lactobacillus reuteri, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium animalis, Bifidobacterium pseudolongum и Pediococcus cerevisiae или их смеси. В некоторых воплощениях обогащенное пробиотиком покрытие может содержать штамм бактерий Bifidobacterium animalis АНС7 (код NCIMB 41199). Прочие воплощения пробиотического ингредиента могут включать один или более микроорганизмов, описанных в патентных заявках США 2005/0152884 А1, 2005/0158294 А1, 2005/0158293 А1, 2005/0175598 А1, 2006/0269534 А1 и 2006/0270020 А1, а также в международной публикации WO 2005/060707 А2.
По меньшей мере в одном воплощении покрытие может быть нанесено на сердцевину, описанную выше. То есть, сердцевина без покрытия может быть подвергнута последующей стадии обработки, на которой производится нанесение покрытия, которое повышает предпочтение домашним животным гранулы с покрытием, как конечного продукта. В одном из воплощений сердцевина без покрытия может быть сердцевиной, которая уже была подвергнута определенным процессам обработки, включая размол, кондиционирование, сушку и/или экструдирование в соответствии с настоящим изобретением.
Покрытие может включать несколько компонентов, или веществ, которые в совокупности образуют покрытие, наносимое на сердцевину гранулы. В одном неограничивающем воплощении покрытие может включать белковый компонент и связующий компонент. В одном из воплощений покрытие может содержать от 50% до 99% белкового компонента и от 1% до 50% связующего компонента. Покрытие может также содержать и прочие компоненты, которые могут быть нанесены вместе с белковым и/или связующим компонентом, и/или могут быть нанесены после нанесения белкового и/или связующего компонента. В одном из воплощений покрытие может содержать от 0% до 70% вкусового компонента. В одном из воплощений покрытие может содержать от 0% до 50% жирового компонента. В одном из воплощений покрытие может содержать от 0% до 50% прочих компонентов.
В одном из воплощений гранула с покрытием может содержать более чем одно покрытие. То есть, она может включать первое покрытие, второе покрытие и т.д. Каждое из данных покрытий может содержать любой из компонентов покрытия в соответствии с настоящим изобретением.
В любом из воплощений настоящего изобретения компоненты покрытия могут рассматриваться как твердые покрытия, твердые компоненты или твердые ингредиенты. Поэтому данные твердые покрытия могут содержать менее чем 12% влаги или воды. В одном из воплощений компонент покрытия содержит белковый компонент в качестве твердого компонента покрытия, содержащего менее чем 12% влаги или воды.
Покрытие в соответствии с настоящим изобретением может быть покрывающим часть поверхности или всю поверхность сердцевины. В одном из воплощений сердцевина может быть частично покрытой, так что только часть ее является покрытой, а часть является не покрытой, то есть является открытой. В другом воплощении сердцевина может быть полностью покрытой покрытием и не будет открытой. То есть, покрытие может покрывать от незначительной доли поверхности сердцевины до всей ее поверхности. Покрытие может быть также нанесено на другие покрытия, так что на сердцевине может иметься несколько слоев покрытий. Так, например, сердцевина может быть полностью покрыта первым компонентом покрытия, а первый компонент покрытия может быть полностью покрыт вторым компонентом покрытия, так что первый компонент покрытия и второй компонент покрытия образуют отдельные слои. Конечно, могут быть добавлены и прочие компоненты покрытия, например, третий, четвертый, пятый, шестой, и так далее, до требуемого числа компонентов покрытия. В одном из воплощений каждый компонент покрытия может образовывать отдельный слой. В другом воплощении каждый компонент покрытия может образовывать частичные слои. В одном из воплощений множество компонентов покрытия могут образовывать единый слой, и каждый из последующих слоев может быть образован одним компонентом покрытия или множеством компонентов покрытия.
Белковый компонент может содержать продукты из мяса курицы, мясо курицы, куриные субпродукты, баранину, продукты из баранины, мясо индеек, продукты из мяса индеек, говядину, побочные продукты производства говядины, потроха, продукты из рыбы, кишки, мясо кенгуру, белую рыбу, оленину, продукты из сои, изолят соевых белков, концентрат соевых белков, продукты из кукурузного глютена, концентрат кукурузных белков, сушеную барду, растворимые компоненты сушеной барды и белки одноклеточных, например, дрожжей, водорослей и/или культур бактерий. Одно из воплощений белкового компонента содержит обработанные куриные субпродукты с содержанием влаги (воды) менее чем 12%.
Связующий компонент может содержать любые из следующих материалов или их сочетания: моносахариды, такие как глюкоза, фруктоза, маноза и арабиноза; ди- и трисахариды, такие как сахароза, лактоза, мальтоза, трегалоза, лактулоза; твердые экстракты из кукурузного или рисового отвара; декстрины, такие как декстрины кукурузы, пшеницы, риса и тапиоки; мальтодекстрины; крахмалы, например, рисовый, пшеничный, картофельный, кукурузный крахмал, крахмал из тапиоки, или упомянутые крахмалы, подвергнутые химической модификации; олигосахариды, такие как фруктоолигосахариды, альгинаты, хитозаны; смолы, такие как каррагеновая и гуммиарабик, многоатомные спирты, такие как глицерин, сорбит, маннит, ксилит, эритрит; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как сложные эфиры сахарозы, полигликолей, глицерина, полиглицерина, сорбитана; меласса; мед; желатины; пептиды, белки и модифицированные белки, такие как жидкая молочная сыворотка, молочная сыворотка в порошке, концентрат сыворотки, экстракт сыворотки, белковый экстракт сыворотки, субпродукты сыворотки с высоким содержанием лактозы, как, например, DAIRYLAC 80 производства International Ingredient Corporation, сухие экстракты мясных бульонов, например, куриного бульона, соевый белок и яичный белок. Упомянутые выше связующие компоненты могут использоваться в сочетании с водой, особенно при их добавлении в состав покрытия. Связующий материал может быть растворен или диспергирован в воде с образованием раствора или жидкой смеси, которая затем может быть нанесена на поверхность сердцевины. Жидкая смесь может способствовать равномерному распределению связующего компонента по поверхности сердцевины и одновременно усиливать взаимодействие между поверхностью сердцевины и наносимым поверх нее белковым компонентом. В одном из воплощений жидкая смесь может содержать примерно 20% связующего компонента и может быть добавлена в количестве от 5% до 10% от веса гранулы, что в пересчете на сухое вещество означает, что связующий компонент добавляется в количестве примерно от 1% до 2% от веса гранулы.
В воплощениях, в которых используется связующий компонент, могут быть приняты меры по удержанию связующего компонента на поверхности сердцевины, препятствуя тем самым или по меньшей мере сводя к минимуму поглощение связующего компонента сердцевиной и его проникновение вовнутрь сердцевины. В одном из воплощений для повышения вязкости раствора связующего компонента в него могут быть введены добавки. Такими добавками могут быть кукурузный крахмал, картофельный крахмал, мука, их сочетания и смеси. Данные добавки могут способствовать удержанию связующего компонента на поверхности гранулы, препятствуя тем самым или по меньшей мере сводя к минимуму поглощение связующего компонента сердцевиной и его проникновение вовнутрь сердцевины. В другом воплощении для загущения раствора связующего может использоваться варьирование температуры. Так, например, при использовании в качестве связующего яичных белков денатурация белков, содержащихся в белке, может приводить к образованию гелеобразного раствора. Такое образование гелеобразного раствора происходит при температуре около 80°C, поэтому в одном из воплощений может использоваться нагревание раствора связующего до температуры 80°C. Кроме того, для сведения к минимуму поглощения связующего вовнутрь сердцевины может использоваться повышение температуры сердцевины. Еще в одном из воплощений может использоваться сочетание добавок с варьированием температуры, как было описано выше.
Поэтому в одном из воплощений связующий компонент может функционировать как клей или адгезивный материал, обеспечивающий склеивание белкового компонента с сердцевиной. В одном из воплощений белковый компонент может быть твердым ингредиентом с содержанием влаги менее 12%, а связующий компонент может быть жидкостью. В одном из воплощений связующий компонент может быть нанесен в виде слоя на сердцевину, функционируя, как клей для белкового компонента, который затем может быть нанесен в виде слоя на сердцевину с уже нанесенным на нее связующим компонентом. В другом воплощении белковый компонент, как твердый компонент, может быть смешан со связующим компонентом, и полученная смесь может быть нанесена в виде слоя на сердцевину.
В одном из воплощений в качестве связующих компонентов могут также использоваться липиды и производные липидов. Липиды могут использоваться в сочетании с водой и/или прочими связующими компонентами. Липиды могут включать растительные жиры, такие как соевое масло, кукурузное масло, рапсовое масло, оливковое масло, масло сафлоры, пальмовое масло, кокосовое масло, масло пальмовых ядер, их частично или полностью гидрогенизованные производные, животные жиры и их полностью или частично гидрогенизованные производные и воски.
В одном из воплощений может быть целесообразным уменьшение поверхностного натяжения между покрытием и гранулой. В одном из воплощений для уменьшения таких отталкивающих сил могут использоваться эмульгаторы. Эмульгатор может содержать множество гидроксильных групп. В других воплощениях эмульгаторы, такие как моно- и диглицериды жирных кислот, сложные эфиры моно- и диацетилвинной кислоты и моно- и диглицеридов жирных кислот, стеароил-2-лактаты натрия и кальция, сложные эфиры моно- и диацетилвинной кислоты и моно- и диглицеридов жирных кислот и сложных эфиров сахарозы и жирных кислот, сложные эфиры лимонной кислоты и моно- и диглицеридов жирных кислот, сложные эфиры молочной кислоты и моно- и диглицеридов жирных кислот и сложных эфиров полиглицерина, лецитины, сложные эфиры полиглицерина и полисорбата, - могут быть смешаны с покрытием, в результате чего образуется состав из покрытия и эмульгатора. Такой эмульгатор может использоваться для уменьшения поверхностной энергии и поверхностного натяжения между покрытием и поверхностью гранулы. Можно ожидать, что минимизация поверхностной энергии покрытия обеспечивает лучшую адгезию покрытия к грануле за счет уменьшения поверхностного натяжения. Покрытия могут быть любыми покрытиями, описанными в настоящей заявке. Эмульгаторы могут включать сложные эфиры полисорбата, такие, как полисорбат 80. В одном из воплощений эмульгатор может использоваться в количестве, составляющем от примерно 0,01% до примерно 10% веса состава из эмульгатора и покрытия. Поэтому покрытие может составлять от 90% до примерно 99,99% веса состава из эмульгатора с покрытием. В других воплощениях эмульгатор может присутствовать в количестве от примерно 0,1% до примерно 2%, или от примерно 0,1% до примерно 1%, или от примерно 0,5% до примерно 1%, по весу от суммарного веса состава. Соответственно, покрытие может составлять от примерно 98% до примерно 99,9%, или от примерно 99% до примерно 99,9%, или от примерно 99% до примерно 99,5%, по весу от суммарного веса состава.
Под поверхностной энергией подразумевается средняя поверхностная энергия представительного участка площади сжатого порошка, хотя при этом возможны локальные различия в поверхностной энергии отдельных небольших участков из-за таких факторов, как неравномерность перемешивания, размола или текстуры. Поверхностная энергия спрессованного порошка связана с его гидрофильностью и гидрофобностью и может также зависеть, например, от содержания влаги в порошке. Поверхностная энергия спрессованной гранулы определяется по углу ее смачивания жидкостями с известным коэффициентом поверхностного натяжения и по измеренному углу смачивания может быть рассчитана поверхностная энергия на основании моделей, известным сведущим в данной области техники. Одной из таких моделей, которая и была использована в настоящем изобретении, является уравнение Фовкеса (Fowkes, F.М.: Industrial and Engineering Chemistry, 1964, том 56, выпуск 12, страница 40):
1v
<mrow><msup><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mrow><msub><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mi>γ</mi></mstyle><mrow><mi>l</mi><mi>v</mi></mrow></msub></mrow></mstyle><mi>d</mi></msup></mrow>
<mrow><msub><mi>γ</mi><mrow><mi>s</mi><mi>v</mi></mrow></msub><msup><mrow /><mi>d</mi></msup></mrow>
<mrow><msub><mi>γ</mi><mrow><mi>l</mi><mi>v</mi></mrow></msub><msup><mrow /><mi>p</mi></msup></mrow>
<mrow><msup><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mrow><msub><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mi>γ</mi></mstyle><mrow><mi>s</mi><mi>v</mi></mrow></msub></mrow></mstyle><mi>p</mi></msup></mrow>
где: θ - угол смачивания; γ- поверхностное натяжение жидкости (растворителя с известным коэффициентом поверхностного натяжения;
- дисперсионная составляющая поверхностного натяжения жидкости;
- дисперсионная составляющая поверхностного натяжения твердого тела (спрессованной гранулы);
- полярная составляющая поверхностного натяжения жидкости;
- полярная составляющая поверхностного натяжения твердого тела (спрессованной гранулы).
Углы смачивания спрессованной гранулы измеряли по отношению к следующим растворителям: дииодометан (99%, Aldrich), формамид (99%+, Aldrich) и вода (чистая для хроматографического анализа, Aldrich). Суммарная поверхностная энергия спрессованной гранулы представляет собой сумму дисперсионной составляющей поверхностной энергии и полярной составляющей поверхностной энергии, и можно ожидать, что в совокупности они влияют на адгезионные свойства различных веществ по отношению к сердцевине гранулы.
В некоторых воплощениях может использоваться вкусовой компонент. Вкусовой компонент может содержать куриный ароматизатор, например, жидкий отвар из куриной печени, например, может содержать примерно 70% воды и отвар куриной печени. Вкусовой компонент (именуемый также ароматизатором) может включать отвар печени или потрохов в сочетании с кислотой, например, пирофосфатом. Не ограничивающие примеры подходящих пирофосфатов включают динатрий-пирофосфат, тетракалий-пирофосфат, тринатрий-полифосфаты и пирофосфат цинка. Вкусовой компонент может содержать дополнительные вкусовые добавки, не ограничивающие примеры которых включают метионин и холин. Прочие вкусовые добавки включают ароматические вещества и прочие соединения, привлекающие животного к пище, например, такие как циклогексанкарбоновая кислота, пептиды, моноглицериды, короткоцепочечные жирные кислоты, уксусная кислота, пропионовая кислота, бутириновая кислота, 3-метилбутират, цеолит, гидролизат птиц, эфирное масло эстрагона, эфирное масло душицы, 2-метилфуран, 2-метилпиррол, 2-метилтиофен, диметил-дисульфид, диметил-сульфид, фурфурол, продукты из водорослей, кошачью мяту, 2-пиперидион, 2,3-пентандион, 2-этил-3,5-диметилпиразин, фурфурал, сульфурол и индол. Кроме того, могут использоваться различные ароматизаторы на основе мяса, не ограничивающие примеры которых включают мясо, говядину, курятину, индюшиное мясо, а также рыбу, сыр или прочие ароматизаторы животного происхождения.
В некоторых воплощениях может использоваться жировой компонент. Жировой компонент может содержать птичий жир, куриный жир, индюшиный жир, свиной жир, сало, талловый жир, говяжий жир, растительные масла, кукурузное масло, соевое масло, хлопковое масло, пальмовое масло, масло пальмовых ядер, льняное масло, каноловое масло, рапсовое масло, рыбий жир, менхаденовый жир, жир анчоусовых и/или олестру.
Гранулы могут содержать и прочие компоненты, которые в свою очередь могут содержать активные компоненты, упомянутые выше. Так, например, пробиотический ингредиент или компонент могут содержать один или более из пробиотических микроорганизмов, описанных выше.
Данные активные ингредиенты могут быть обеспечены в любой форме, например, в сухом виде. Сухой формой активного ингредиента может быть форма, которая содержит менее, чем 12% влаги (воды), и следовательно, она может считаться твердым ингредиентом. Например, в одном из воплощений пробиотический компонент может использоваться в сухом виде - в форме порошка, со средним размером частиц менее чем 100 мкм. При размере частиц, меньшем 100 мкм, пробиотический компонент может легче приклеиваться к грануле. В другом воплощении пробиотические компоненты могут иметь размер частиц, больший 100 мкм. В данном воплощении, однако, может потребоваться использовать больше связующего, для лучшего склеивания пробиотика с гранулой. Пробиотический компонент в форме сухого порошка может быть нанесен на сердцевину как часть покрытия, в результате чего может быть получена гранула с покрытием, содержащим пробиотик.
Таким образом, покрытие может содержать активные ингредиенты. Поэтому одно из воплощений настоящего изобретения относится к способу обеспечения активных ингредиентов для животного или домашнего питомца, при этом упомянутые активные ингредиенты могут содержать любой из активных ингредиентов в соответствии с настоящим изобретением, включая их смеси и сочетания. В одном из воплощений обеспечивается корм для домашних животных в форме гранулы с покрытием. Гранула с покрытием может содержать сердцевину в соответствии с настоящим изобретением, а также покрытие в соответствии с настоящим изобретением. В одном из воплощений покрытие содержит компоненты покрытия, содержащие белковый компонент в соответствии с настоящим изобретением, связующий компонент в соответствии с настоящим изобретением, жировой компонент в соответствии с настоящим изобретением, вкусовой компонент в соответствии с настоящим изобретением, а также активные ингредиенты в соответствии с настоящим изобретением. В одном из воплощений белковый компонент, жировой компонент, вкусовой компонент, а также их сочетания или их смеси могут выполнять роль носителя для активного ингредиента. В другом воплощении активные ингредиенты могут быть твердыми ингредиентами, то есть содержащими менее 12% влаги (воды). Корм для домашних животных в виде гранул с покрытием, содержащих активные ингредиенты, может даваться животному или домашнему питомцу для употребления. Активный ингредиент может составлять от 0,01% до 50% веса покрытия.
В одном из воплощений настоящего изобретения белковый компонент покрытия может быть сухим компонентом, или твердым ингредиентом, то есть с содержанием влаги менее 12%. Поэтому в таком воплощении белковый компонент, или твердый ингредиент может использоваться как подобный твердому материал, который может быть нанесен на сердцевину в виде покрытия с использованием связующего ингредиента. Белковый компонент, содержащий менее 12% влаги (воды), может быть чрезвычайно трудно нанести в виде покрытия на сердцевину, или гранулу в соответствии с настоящим изобретением, которая сама по себе может иметь низкое содержание влаги (воды), даже меньшее 12%. Поэтому связующий компонент может облегчать нанесение твердого белкового компонента в виде покрытия на сердцевину или гранулу.
В одном из воплощений готовая гранула с покрытием может содержать сердцевину, составляющую от 80% до 90% веса гранулы, и покрытие, составляющее от 10% до 20% веса гранулы. В сердцевине могут содержаться: источник углеводов - в количестве от 45% до 55%, источник белков - в количестве от 35% до 45%, источник жиров - в количестве от 0,1% до 5%, и прочие компоненты - в количестве от 5% до 10%. Покрытие может содержать: белковый компонент - в количестве от 65% до 75%, не ограничивающим примером которого может быть продукт из куриных субпродуктов, связующий компонент - в количестве от 5% до 10%, не ограничивающими примерами которого могут быть яичный белок, побочный продукт молочной сыворотки с высоким содержанием лактозы, изолят белков молочной сыворотки или куриный бульон, жировой компонент - в количестве от 15% до 25%, не ограничивающим примером которого может быть куриный жир, и вкусовой компонент - в количестве от 1% до 10%, не ограничивающим примером которого может быть отвар куриной печени. Гранула с покрытием может содержать менее чем 12% воды.
Способ
Воплощения гранулированного корма для животных в соответствии с настоящим изобретением могут быть изготовлены с использованием процесса экструзии с последующей обработкой в вибрационном конвейере, как будет описано ниже. Вибрационный конвейер может быть линейным или плоским, но наиболее часто используется спиральный подъемный конвейер. Вибрационный конвейер часто используется для подачи материалов в форме частиц наверх, например, с грузовика на силосную башню. Частицы перемещаются по конвейеру за счет вибрации. При этом параметры вибрации конвейера таковы, что обеспечивается максимальное перемещение частиц в горизонтальном направлении, а за счет геометрии конвейера происходит их перемещение и в вертикалом направлении. Так, например, конвейер может быть спиральным, в результате чего горизонтальное перемещение частиц по конвейеру обеспечивает одновременное их перемещение в вертикальном направлении по конвейеру. Однако на обычном вибрационном конвейере его геометрия и параметры вибрации подобраны таким образом, что перемещение частиц в вертикальном направлении относительно поверхности конвейера минимально, поскольку в обычных приложениях такое вертикальное движение не продуктивно по отношению к продвижению частиц по конвейеру. На обычном конвейере, независимо от глубины слоя материала на конвейере, имеет место очень малый оборот частиц в направлении z при их движении вдоль вибрационного конвейера. А именно, частицы, начинающие движение в нижней части слоя материала на конвейере, так и остаются практически в нижней части слоя на выходе с конвейера, а частицы, начинающие движение ближе к верхней части слоя материала, так и остаются в верхней части на выходе из конвейера.
В противоположность этому, в соответствии с настоящим изобретением за счет оптимального подбора амплитуды вибрации в вертикальном направлении, безразмерного ускорения, пробкового режима потока (определяемого числом пекле, как будет описано ниже), и/или прочих параметров процесса возможно настроить вибрацию конвейера таким образом, чтобы получить постоянное движение частиц в направлении z, то есть постоянный обмен между частицами верхних и нижних частей слоя, движущегося вдоль вибрационного конвейера. При наличии одного или более мест подачи материала покрытия вдоль длины вибрационного конвейера такое постоянное движение частиц в направлении z может использоваться для нанесения покрытия на частицы в виде непрерывного процесса. За счет правильной настройки вибрации на поверхность частицы может быть нанесено достаточно равномерное покрытие. То есть, за счет такого движения частиц в направлении z покрытие может быть нанесено на большую часть поверхности частиц, или даже на всю поверхность частиц без необходимости перемешивания партии частиц (как, например, в лопастном миксере). Кроме того, из-за постоянного перемещения частиц друг относительно друга в направлении z становится возможным нанесение покрытия на множество поверхностей множества слоев частиц, в отличии от обычного процесса нанесения покрытия распылением, при котором нанесение покрытия производится только на одну сторону (поверхность) одного слоя частиц.
Таким образом, за счет подбора параметров вибрации конвейера, обеспечивающих требуемую амплитуду движения частиц в направлении z и соответственно скорость обмена частиц, можно достичь более равномерного нанесения покрытия на большее число частиц, чем это возможно при использовании обычных устройств для нанесения покрытий, имеющих сравнимый размер и при сравнимом массовом расходе материала. В некоторых воплощениях более равномерное нанесение покрытия на продукт может давать определенные преимущества. Так, например, покрытия, используемые для удержания влаги, могут быть более эффективными, если они равномерно нанесены на всю или практически всю поверхность частицы. Предлагаемый способ обеспечивает более точную и равномерную дозировку покрытий, содержащих активные вещества. Так, например, количество витаминов, минералов или пробиотиков, наносимых на гранулы вместе с покрытием, более точно выдерживается в расчете на единицу объема гранулы. Если используется множество форсунок для нанесения покрытия, установленных по длине конвейера, то возможно получить покрытие в виде множества слоев, каждый из которых имеет предсказуемую и достаточно постоянную толщину по всей или практически по всей поверхности частицы.
В контексте настоящего описания под частицами в основном понимаются гранулы сухого корма для животных, однако следует понимать, что предлагаемые способ и устройство для нанесения покрытия с использованием вибрационного конвейера могут быть приспособлены для нанесения самых различных видов покрытий на самые различные виды частиц или гранул. Предлагаемым способом могут обрабатываться даже частицы, относительно чувствительные к вибрации. В случае особо деликатных, хрупких или окончательно не оформленных частиц, для обеспечения деликатного обращения с ними могут быть подстроены глубина слоя материала на конвейере и/или амплитуда вибрации в горизонтальном и вертикальном направлении. Кроме, за счет подбора типа, количества и мест расположения устройств для нанесения покрытий по длине вибрационного конвейера, можно наносить достаточно толстые покрытия (например, за счет нанесения большего количества одного и того же покрытия в различных точках вдоль длины конвейера) и/или сложные покрытия (например, слои различных покрытий в различных соотношениях объема, веса или толщины).
Воплощения гранул в соответствии с настоящим изобретением могут быть получены с использованием процесса экструзии, в котором ингредиенты сердцевины экструдируются с приложением тепла и давления, в результате чего формируются гранулы (типичной формы для корма для домашних животных) или сердцевины гранул. Если в составе ингредиентов сердцевины содержится крахмальная матрица, она при типичных условиях процесса экструзии может застывать, и как правило, застывает.
В одном из воплощений экструдирование состава сердцевины может производиться с использованием одновинтового экструдера, в то время как в других воплощениях может использоваться двухвинтовой экструдер. Экструдирование состава сердцевины может требовать особой конфигурации экструдера, специфичной для материалов гранулированного корма для домашних животных. Так, например, могут требоваться система перемешивания, обеспечивающая интенсивный сдвиг, а также малое время нахождения материала в экструдере для предотвращения значительного обесцвечивания и полимеризации материала в экструдере, а также для получения гранул, устойчивых к последующим стадиям их обработки, таким, как нанесение одного или более покрытий.
Типичными процессами, используемыми для изготовления сухих кормов для домашних животных, являются перемалывание, дозировка, кондиционирование, экструзия, сушка и нанесение покрытия. Перемалывание включает любой процесс, используемый для уменьшения размеров цельных или уже разделенных на части ингредиентов. На стадии дозировки производится смешение сухих и/или жидких ингредиентов, в результате чего получаются полные или неполные составы. На данном этапе ингредиенты часто находятся не в самой питательной или не в самой перевариваемой форме, поэтому необходимы дополнительные процессы для преобразования таких ингредиентов в перевариваемые формы путем того или иного типа термической обработки.
Во время процесса перемалывания отдельные начальные компоненты состава сердцевины могут быть смешаны друг с другом в требуемых пропорциях, в результате чего из них может быть получен набор материалов сердцевины. В одном из воплощений полученный набор материалов сердцевины может быть просеян, для удаления из него больших комков. Для данного этапа может использоваться любой традиционно применяемый миксер для твердых компонентов, включая, но не ограничиваясь ими, миксеры плужного типа, лопастные миксеры, миксеры с кипящим слоем, конические миксеры и барабанные миксеры. Сведущим в данной области техники будет понятно, каким образом подбираются оптимальные условия перемешивания, исходя из типов перемешиваемых материалов, размеров частиц и объема партии (данная информация может быть, в частности, получена из широкого круга общедоступных пособий и статей на тему перемешивания твердых ингредиентов).
После этого смесь материалов сердцевины может быть подана в кондиционер. Кондиционирование может использоваться для предварительной обработки ингредиентов и может включать увлажнение, добавление/подмешивание прочих ингредиентов и частичную термическую обработку. Термическая обработка часто может выполняться путем приложения тепла в виде пара с температурой на выходе от 113°F до 212°F. При необходимости значительного повышения температуры (например, свыше 212°F) может проводиться кондиционирование под давлением. После этого кондиционированные ингредиенты и/или не кондиционированные ингредиенты, или их сочетания, могут подаваться на экструдер для последующих этапов обработки.
2
Материал сердцевины, обработанный указанным выше образом, может быть затем подвергнут операции экструдирования, для получения вспененной сердцевинной гранулы. В одном из воплощений материал сердцевины перед операцией экструзии может быть подан в бункер. Может использоваться любой подходящий одновинтовой или двухвинтовой экструдер. Подходящими являются экструдеры производства Wenger Manufacturing Inc., Clextral SA, Buhler AG и им подобные. Рабочие параметры экструдирования могут быть различными, в зависимости от типа изготавливаемого продукта. В частности, путем изменения рабочих параметров экструдера могут быть получены экструдированные продукты различной текстуры, твердости или объемной плотности. Подобно кондиционированию, процесс экструзии может быть использован для включения в сердцевину прочих ингредиентов (не ограничивающими примерами которых являются углеводы, белки, жиры, витамины, минералы и консерванты) путем добавления потоков сухих и/или жидких ингредиентов в любом месте по длине питателя экструдера, цилиндра экструдера или мундштука. Обычно, хотя не обязательно, используются одно- или двухвинтовые экструдеры со скоростью вращения винта (винтов) до 1 700 об/мин. Процесс экструзии часто может сопровождаться приложением высоких давлений (избыточное давление до 1500 фунтов/дюйм) и высоких температур (до 250°C). Способом экструдирования могут изготавливаться бесконечные «шнуры» или листы материала, но могут также изготавливаться корма дискретных размеров и форм. Такие формы и размеры часто получают путем продавливания материалов через мундштук или набор отверстий мундштука, и нарезки или разламывания на более мелкие сегменты.
На данном этапе экструдированный продукт может быть в любой форме, например, в виде экструдированного «шнура», листа, мелких форм и сегментов, и может также иметь форму вспененной влажной гранулы, которая затем может быть передана на последующие операции обработки. Такие операции могут включать защипывание, измельчение, штамповку, передачу по конвейеру, сушку, охлаждение и/или нанесение покрытия, в любом сочетании или множестве процессов. Под защипыванием подразумевается любой процесс, при котором участки пищевого продукта прижимаются друг к другу. Под измельчением подразумевается любой процесс, при котором размер продукта уменьшается после его экструдирования, предпочтительно путем разрыва. Под штамповкой подразумевается любой процесс, при котором за счет тиснения формируется рельефная поверхность или совершается сквозной разрез продукта. Передача по конвейеру используется для переноса пищевого продукта с одной операции на другую, и при этом в процессе такой транспортировки состояние пищевого продукта может поддерживаться неизменным, или может меняться. Конвейеры обычно бывают механическими или пневматическими. Сушка может использоваться для уменьшения содержания влаги в продукте от уровня, который имел место на предыдущих стадиях обработки, до уровня, подходящего для длительного хранения готового продукта. Гранулы корма для домашних животных, которые после экструдирования обычно являются вспененными и влажными, после выхода из экструдера обычно переносятся в сушилку, например, в сушильную печь, при помощи механического конвейера или пневмотранспортной системы. Вспененные гранулы во время их транспортировки в сушилку обычно охлаждаются до температуры от 85°C до 95°C, а содержание влаги в них за счет ее испарения уменьшается с примерно 25-35% до примерно 20-28%. Температура в сушильной печи может составлять от 90°C до 150°C. Температура сердцевин гранул на выходе из печи может составлять от 90°C до 99°C.
На данном этапе продукт может быть дополнительно охлажден. Охлаждение продукта может производиться с помощью обычных охладителей для твердых продуктов, например, производства Geelen или Aeroglide. Продукт может быть охлажден до температуры от 20°C до 89°C.
На данном этапе сердцевины гранул могут рассматриваться как прошедшие термическую обработку, в результате которой все их крахмальные компоненты застыли. В одном из воплощений сердцевины гранул после этого могут быть дополнительно обработаны на вибрационном конвейере. На фиг.1 показано одно из воплощений вибрационного конвейера в форме спирального подъемника. Вибрационные конвейеры известны в данной области техники. Одно из воплощений вибрационного конвейера описано в патенте США 5,592,748 (держатель Eurecat, Франция).
Параметры работы вибрационного конвейера в соответствии с настоящим изобретением могут быть управляемыми и изменяемыми в соответствии с потребностями. Параметры используемого процесса в соответствии с настоящим изобретением могут включать высоту слоя продукта на вибрационном конвейере, расход продукта через вибрационный конвейер, амплитуду вибрации, расположение дополнительных точек подачи жидкого покрытия, расположение дополнительных точек подачи твердого покрытия, порядок или последовательность подачи покрытий, структура, образуемая расположением сопел для нанесения жидкого покрытия, размер капель жидкого покрытия и размер частиц твердого покрытия.
На фиг.1 показан вид сбоку одного из неограничивающих воплощений спирального подъемника, а на фиг.2 показан вид сверху такого подъемника. Труба 102 намотана вокруг центральной колонны 101 спиралью (катушкой) и закреплена на колонне с помощью набора опор 104а, 104b, 104с и 104d. Центральная колонна 101 установлена на амортизаторах 105а, 105b, 105с и 105d. По обе стороны от колонны 101 установлены соответственно два электродвигателя 103а и 103b с вращающимися грузами (не показаны). Двигатели 103а и 103b установлены под некоторым углом к горизонтали. Типичный угол установки двигателей составляет 45°. Двигатели 103а и 103b повернуты друг относительно друга на 90°. Двигатели 103а и 103b сообщают колонке 101 вибрационное движение с составляющими вибрации как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Колонка 101 в свою очередь сообщает данные вибрационные составляющие спиральной трубке. Величины вибрации в горизонтальной и вертикальной плоскостях определяются частотой вращения двигателей, размерами, формой и расположением грузов, мощностью двигателей и углом их установки относительно горизонтали. Гранулы (не показаны) подаются в спиральную трубу на входе (106) для продукта. Вертикальная вибрация трубы 102 вызывает движение гранул вверх-вниз внутри трубы с отражением от ее стенок, то есть вызывает флюидизацию массы гранул (образование кипящего слоя). Горизонтальная составляющая вибрации трубы 102 заставляет гранулы продвигаться вперед и вверх по трубе. После этого гранулы выходят из трубы через ее выходное отверстие 107.
Как показано на фиг.1, труба 102 обеспечивает канал прохождения материала, в частности, гранул. И хотя на чертежах показана труба, может использоваться вибрационный конвейер любых форм и размеров. Так, в одном из воплощений вибрационный конвейер содержит канал, имеющий входное отверстие и выходное отверстие. Канал может иметь поперечное сечение различных типов. В некоторых воплощениях канал может иметь в сущности круглое поперечное сечение. В некоторых воплощениях канал может иметь в сущности прямоугольное поперечное сечение. В некоторых воплощениях канал может иметь в сущности прямоугольное поперечное сечение с немного выпуклым вниз дном.
В одном из воплощений канал может иметь определенный диаметр. В одном из воплощений диаметр канала может быть по меньшей мере в четыре раза больше, чем эквивалентный диаметр сферы для частиц пищевого продукта (гранул). В воплощениях, в которых в качестве канала используется труба, сечение которой может считаться в сущности круглым, труба может иметь диаметр примерно 8 дюймов, или от примерно 1 до примерно 20 дюймов, или от примерно 5 до примерно 15 дюймов. Могут использоваться трубы и других диаметров.
Вибрационный конвейер может иметь определенное число витков, как показано на фиг.1. В одном из воплощений вибрационный конвейер может иметь единственный виток. В некоторых воплощениях вибрационный конвейер может иметь более чем один виток. В различных воплощениях вибрационный конвейер может иметь два витка, три витка, четыре витка, восемь витков или до 30 витков. Предвидятся также воплощения с неполными витками спирали.
Вибрационный конвейер может быть изготовлен из нержавеющей стали. В различных воплощениях вибрационный конвейер может быть изготовлен из нержавеющей стали 316, 304 или 316L. Могут использоваться и прочие материалы.
Итак, для дальнейшей обработки сердцевин может использоваться вибрационный конвейер. Материал сердцевин, то есть непокрытые гранулы, может подаваться с одного конца конвейера. Вибрация конвейера вызывает флюидизацию массы гранул при одновременном продвижении гранул вперед по конвейеру. Непрерывную подачу гранул в конвейер и непрерывный выход гранул из конвейера настраивают таким образом, чтобы подача гранул и выход гранул были сбалансированными по массе и постоянными, в результате чего количество гранул внутри миксера в любой момент времени будет практически постоянным. Подходящий вибрационный конвейер может быть приобретен у Carrier Vibrating Equipment (Луисвилл, штат Кентукки, США) и Carman Industries (Джефферсонвилл, штат Индиана, США).
2
Параметры работы вибрационного конвейера могут быть подобраны таким образом, чтобы обеспечить требуемые параметры движения частиц (гранул), подаваемых чрез вибрационный конвейер. В одном из воплощений может быть необходимо подобрать безразмерное ускорение частиц. Безразмерным ускорением называется отношение направленной вверх составляющей ускорения частиц, вызванного вибрацией ложа конвейера, к направленному вниз ускорению силы тяжести. Безразмерное ускорение может быть рассчитано, как частота вибрации в квадрате, умноженная на амплитуду вибрации в вертикальном направлении, и деленная на ускорение свободного падения. То есть, безразмерное ускорение может быть рассчитано, как ωa/g, где "ω" - частота вибрации, "а" - амплитуда вибрации в вертикальном направлении, и "g" - ускорение свободного падения.
В одном из воплощений конвейер может использоваться таким образом, что при его работе безразмерное ускорение может составлять более чем примерно 0,3. В одном из воплощений конвейер может использоваться таким образом, что при его работе безразмерное ускорение может быть больше, чем примерно 1. В различных воплощениях конвейер может использоваться таким образом, что при его работе безразмерное ускорение может составлять от примерно 0,5 до примерно 2, или от примерно 0,5 до примерно 1,5, или от примерно 0,5 до примерно 5, или от примерно 1 до 4. Работа конвейера в указанных диапазонах способствует также максимальному сохранению структурной целостности самого конвейера.
В одном из воплощений конвейер может быть настроен таким образом, что при его работе амплитуда вибрации в вертикальном направлении может составлять более чем примерно 3 мм. В различных воплощениях конвейер может быть настроен таким образом, что при его работе амплитуда вибрации в вертикальном направлении может составлять от примерно 3 мм до примерно 20 мм, или от примерно 5 мм до примерно 20 мм, или от примерно 7 мм до примерно 15 мм. Большая амплитуда вибрации в вертикальном направлении заставляет частицы (содержащие материал сердцевины), лежащие на нижнем слое потока, подниматься вверх, навстречу потоку материала покрытия, которое наносится на сердцевины. Такая циркуляция обеспечивает более равномерное нанесение покрытия на частицы.
В контексте настоящего описания «глубина слоя» определяется, как расстояние между верхней границей слоя частиц на конвейере и нижней границей слоя. В случае, если вибрационный конвейер является конвейерным устройством желобкового типа, то нижняя граница слоя материала определяется по самой глубокой точке профиля желоба. В различных воплощениях глубина слоя материала может составлять от примерно 0,5 см до примерно 15 см, или от примерно 3,5 см до примерно 12 см, или от примерно 5 см до примерно 10 см.
В одном из воплощений по мере увеличения глубины слоя частиц, проходящих через конвейер, может быть также увеличена амплитуда их вибрации, что позволяет получить более равномерное покрытие частиц. В различных воплощениях отношение амплитуды вибрации в вертикальном направлении к глубине слоя материала может составлять от примерно 0,01 до примерно 1. В различных воплощениях отношение средней амплитуды вибрации в вертикальном направлении к глубине слоя материала может составлять от примерно 0,1 до примерно 0,5, или от примерно 0,1 до примерно 0,3, или примерно 0.2. И хотя теоретически это не обязательно, можно ожидать, что соблюдение данного отношения позволит обеспечить лучшее перемешивание частиц и более эффективное нанесение на них покрытия.
В различных воплощениях частота вибрации должна составлять от примерно 1 Гц до примерно 100 Гц. В различных воплощениях частота вибрации может составлять от примерно 1 до примерно 50 Гц, или от примерно 1 до примерно 20 Гц, или от примерно 1 до примерно 10 Гц, или примерно 5 Гц, или от примерно 5 до примерно 15 Гц, или примерно 10 Гц.
В одном из воплощений режим работы вибрационного конвейера может быть настроен таким образом, что отношение амплитуды вибрации в вертикальном направлении к эквивалентному диаметру сферы для частицы пищевого продукта (гранулы сухого корма) может составлять от примерно 0,5:1 до примерно 3:1, или от примерно 1:1 до примерно 2:1, или от примерно 1,5:1, благодаря чему вибрационный конвейер при работе будет обеспечивать перемещение гранул от его входа к его выходу.
Предпочтительно, чтобы поток материала сердцевин через вибрационный конвейер был в сущности пробковым потоком. Под пробковым потоком понимается поток, при котором осевое перемешивание минимально. При этом под осевым перемешиванием понимается тенденция аликвот материала расходиться друг от друга в направлении массового потока материала сердцевин. Если поток сердцевин является в сущности пробковым, то все сердцевины находятся в вибрационном конвейере примерно одинаковое время. Чем больше осевое перемешивание, тем большие различия могут возникать между временем прохождения через вибрационный конвейер для отдельных сердцевин, и тем более неравномерным может быть покрытие различных сердцевин. Степень осевого перемешивания частиц в вибрационном конвейере может быть рассчитана по методу Левеншпиля ("Chemical Reaction Engineering", 3-е издание). Мерой степени осевого перемешивания и близости потока к пробковому является число Пекле. Число Пекле является безразмерным параметром, представляющим собой отношение осевого перемешивания вдоль длины вибрационного конвейера в направлении потока сердцевин, к суммарному расходу материала сердцевин через вибрационный конвейер. Чем больше число Пекле, тем ближе поток к пробковому. При большем значении числа Пекле может быть получено более равномерное покрытие сердцевин. В одном из воплощений параметры работы вибрационного конвейера могут быть таковы, что число Пекле будет составлять больше, чем примерно 6. В одном из воплощений параметры работы вибрационного конвейера могут быть таковы, что число Пекле будет составлять больше чем примерно 100. В одном из воплощений параметры работы вибрационного конвейера могут быть таковы, что число Пекле будет составлять больше чем примерно 1000. В одном из воплощений параметры работы вибрационного конвейера могут быть таковы, что число Пекле будет составлять больше, чем примерно 10000.
В одном из воплощений покрытие может наноситься на гранулы путем его подачи сверху на вибрирующие гранулы, находящиеся на конвейере. В таком воплощении покрытие может подаваться в вибрационный конвейер таким образом, что оно будет наноситься на гранулы при прохождении гранул от входа к выходу конвейера. В одном из воплощений на вибрирующие гранулы может распыляться жидкое связующее. В одном из воплощений жидкое связующее может распыляться на вибрирующие гранулы в одном или более мест по длине конвейера. В одном из воплощений материал покрытия может наноситься на гранулы путем его подачи сверху на вибрирующие гранулы. В одном из воплощений материал покрытия может наноситься на вибрирующие гранулы в одном или более мест по длине конвейера. В одном из воплощений материал покрытия может вводиться в конвейер вместе с потоком гранул, то есть на входе в конвейер.
В одном из воплощений вибрационный конвейер может иметь отверстия или проемы. Данные отверстия (проемы) могут использоваться для подачи материала покрытия в вибрационный конвейер. Данные отверстия могут находиться в любых местах по длине вибрационного конвейера. Они могут быть расположены в виде любых конфигураций друг относительно друга, так, чтобы обеспечить оптимальную подачу покрытий в конвейер. Так, например, в одном из воплощений первый проем может быть расположен ближе к входу конвейера, для подачи первого покрытия, а затем, далее по длине конвейера может быть расположен второй проем для подачи материала второго покрытия. Может использоваться любое количество входных проемов, например, первый проем, второй проем, третий проем, четвертый проем и так далее. В данные проемы может подаваться любое число покрытий, например, первое, второе, третье, четвертое и так далее. Кроме того, данные проемы могут быть расположены в любых местах вдоль длины вибрационного конвейера и с любыми подходящими интервалами между ними. В одном из воплощений места проемов могут быть расположены со смещением друг от друга примерно на 180° (по отношению к центральной колонне). Различные проемы могут использоваться для подачи множества аликвот одного и того же материала покрытия или для подачи различных материалов покрытий. В некоторых воплощениях два или более различных, не соседних проемов могут использоваться для подачи аликвот одного и того же материала покрытия, и при этом через один или более проемов, расположенных между ними, могут подаваться один или более отличных от него материалов покрытий.
В одном из воплощений спиральный конвейер может быть подогреваемым, или тепло может подаваться вовнутрь вибрационного конвейера, для термической обработки гранул. Одно из таких воплощений описано ниже (в нем термическая обработка проводится для дезактивации микробов). В одном из воплощений вибрационный конвейер может иметь профиль температуры. Так, в одном из воплощений различные участки спирального конвейера могут находиться при различной температуре, в результате чего будет создан некоторый профиль температуры по длине конвейера. Наличие такого профиля температуры может приводить к тому, что гранулы будут иметь разную температуру на разных стадиях прохождения через вибрационный конвейер. В одном из воплощений в вибрационный конвейер может подаваться или впрыскиваться пар. Такой впрыск может производится через упомянутые выше проемы. В других воплощениях каналы вибрационного конвейера могут быть подогреваемыми. В одном из воплощений вибрационный конвейер может рассматриваться, как содержащий несколько секций, и данные секции могут подогреваться до различной температуры, так что первая часть вибрационного конвейера будет находиться при первой температуре, а вторая часть вибрационного конвейера будет находиться при второй температуре. Упомянутые значения температуры могут включать температуры, используемые для подавления роста микроорганизмов, как будет более подробно описано ниже. В других воплощениях канал может подогреваться полностью. В различных воплощениях для подогрева может использоваться водяная или паровая рубашка, ленточный электронагревательный элемент или электрический ток, пропускаемый через саму трубу конвейера.
В одном из воплощений вибрационный конвейер, содержащий закрытый желоб или закрытую трубу, может обеспечивать такое преимущество, как продвижение материала сердцевин в закрытом пространстве, что в свою очередь предотвращает их загрязнение извне. Такая конструкция обеспечивает чистоту процесса и соблюдение санитарных требований.
В одном из воплощений среднее время нахождения материала сердцевины внутри блока нанесения покрытия составляет от примерно 10 секунд до примерно 600 секунд. В одном из воплощений среднее время нахождения материала сердцевины внутри блока нанесения покрытия может составлять от примерно 30 секунд до примерно 180 секунд. Если среднее время нахождения сердцевины внутри блока нанесения покрытия находится в указанных пределах, обеспечивается в сущности равномерное покрытие материала сердцевины, и при этом размер используемого оборудования может быть достаточно малым.
В одном из воплощений расход материала сердцевин через вибрационный конвейер должен составлять от примерно 10 до примерно 60 000 кг/час. В различных воплощениях расход материала сердцевин через вибрационный конвейер должен составлять от примерно 1 000 до примерно 40 000 кг/час.
В одном из воплощений сердцевины гранул перед входом в вибрационный конвейер могут подаваться в бункер.
Как было описано выше, покрытие может содержать белковый компонент и связующий компонент. В одном из воплощений белковый компонент и связующий компонент смешаны друг с другом в виде единой смеси до их подачи в вибрационный конвейер (премикс покрытия). В другом воплощении белковый компонент и связующий компонент не смешаны друг с другом в виде единой смеси до их подачи в вибрационный конвейер.
В одном из воплощений компоненты покрытия, такие, как белковый компонент, жировой компонент, связующий компонент и/или вкусовой компонент, их сочетания и их смеси могут по отдельности подаваться в вибрационный конвейер в отдельных точках по длине вибрационного конвейера.
В одном из воплощений сердцевины гранул и компонент покрытия могут подаваться в вибрационный конвейер в разное время, но в сущности в одних и тех же местах. В другом воплощении сердцевины гранул и компонент покрытия могут подаваться в вибрационный конвейер в сущности в одни и те же промежутки времени и в сущности в одних и тех же местах. Еще в одном воплощении сердцевины гранул и компонент покрытия могут подаваться в вибрационный конвейер в разное время и в разных местах. Еще в одном воплощении сердцевины гранул и компонент покрытия могут подаваться в вибрационный конвейер в одно и то же время, но в разных местах.
В одном из воплощений по меньшей мере 50% материала покрытия, подаваемого вовнутрь вибрационного конвейера, приклеивается к пищевому продукту. В различных воплощениях по меньшей мере примерно 60%, или по меньшей мере примерно 70%, или по меньшей мере примерно 80%, или по меньшей мере примерно 90% материала покрытия приклеивается к пищевому продукту.
В одном из воплощений среднее время нахождения сердцевин гранул вибрационном конвейере, используемом для нанесения на них покрытия, может составлять от 0 до 20 минут. В различных воплощениях время нахождения сердцевин гранул вибрационном конвейере, используемом для нанесения на них покрытия, может составлять от примерно 0,2, 0,4, 0,5 или 0,75 минут до примерно 1, 1,5, 2, 1,5 или 3 минут.
Если для нанесения покрытия используется связующее на водной основе, или если продукт подвергался обработке паром после этапа нанесения покрытия, описанного выше, в некоторых воплощениях может быть целесообразно подсушить продукт. Сушка продукта может быть осуществлена любым из способов в соответствии с настоящим изобретением, или любым другим подходящим способом. Точные параметры сушки будут зависеть от типа используемой сушилки, содержания в продукте влаги, которую требуется удалить, чувствительности нанесенного покрытия к нагревания, и требуемого окончательного содержания влаги, или воды, в продукте. Сведущим в данной области техники будет очевидно, как настроить параметры процесса сушки таким образом, чтобы получить требуемые характеристики продукта. Кроме того, сушка может проводиться в том же вибрационном конвейере, в котором проводилось нанесение покрытия. Так, например, на продукт может быть направлен поток сухого воздуха с температурой выше температуры окружающего воздуха, и с расходом, достаточным для удаления требуемого количества влаги за требуемый промежуток времени. Сухой воздух может подаваться в любой точке относительно длины конвейера. При необходимости стенки конвейера могут быть подогреваемыми. Поток воздуха над слоем частиц предпочтительно должен иметь скорость ниже значения, при котором поток воздуха начинает влиять на движение частиц в вертикальном или горизонтальном направлении. Поток воздуха может быть направлен в ту же сторону, что и поток гранул, или в противоположную сторону. Максимально допустимое значение потока воздуха над слоем частиц, при котором поток воздуха еще не влияет на движение частиц, может зависеть от размера, формы и плотности частиц.
Этап дезактивации микробов
Дополнительные воплощения изобретения включают способ изготовления корма для домашних животных, включающий по меньшей мере один этап термической обработки для дезактивации (умерщвления) микробов, таких, как сальмонелла. При этом корм для домашних животных может иметь форму любого из воплощений, описанных в настоящей заявке. В одном из воплощений, не ограничивающим примером которого являются гранулы с покрытием, содержащие сердцевину и покрытие, описанные выше, могут проводиться два этапа термической обработки для дезактивации сальмонелл. Сердцевина может быть сформирована способом экструдирования, как было описано выше. После экструдирования сердцевина может быть подвергнута термической обработке способом, обеспечивающим достаточную дезактивацию сальмонелл, присутствующих в сердцевине. После этого, до этого или одновременно с этим может быть сформирован состав покрытия, как было описано выше, и подвергнут термической обработке, подобно тому, как подвергается термической обработке сердцевина, для дезактивации сальмонелл, которые могут присутствовать в составе покрытия. После этого может быть сформирована гранула с покрытием, то есть путем нанесения покрытия на сердцевину.
Дезактивация сальмонелл, как правило, требует приложения тепла, когда микробы находятся во влажной среде. Полностью высохшие сальмонеллы переходят в спящее состояние и становятся более устойчивыми к термической обработке, которую пытаются проводить для их дезактивации. Во влажной среде дезактивация сальмонелл более эффективна. Так, например, при выдержке при температуре 80°C в течение более, чем примерно 2 минут во влажной среде практически все бактерии сальмонеллы эффективно дезактивируются. Соответственно при температурах выше 80°C во влажной среде время, требующееся для дезактивации сальмонелл, сокращается.
Во многих производствах для дезактивации сальмонелл успешно используется перегретый пар. Перегретым называется пар, температура которого выше температуры кипения воды при данном давлении. В большинстве промышленных установок используется чистый или практически чистый перегретый пар. Дополнительным компонентом обычно является воздух.
В одном из воплощений этап дезактивации сальмонелл может выполняться на вибрационном конвейере, таком, как спиральный подъемник в соответствии с настоящим изобретением. В одном из воплощений для дезактивации микробов в вибрационный конвейер может впрыскиваться пар. Пар может впрыскиваться в спираль вибрационного конвейера в любой точке, и даже во множестве точек. Впрыск пара может производиться через проемы, описанные выше.
В одном из воплощений пар может впрыскиваться в трубу спирального конвейера на одной из ее боковых сторон и выводиться из трубы на другой стороне спирали через присоединенный к спирали выпускной коллектор. В различных воплощениях канал, например, выполненный в форме трубы, может подогреваться до температуры, большей, чем примерно 100°C, или большей, чем примерно 110°C, или большей, чем примерно 125°C, для предотвращения конденсации пара внутри трубы. В одном из воплощений канала могут подогреваться отдельные секции канала. В другом воплощении канал может подогреваться полностью. В различных воплощениях для подогрева канала может использоваться водяная или паровая рубашка, ленточный электронагревательный элемент или электрический ток, пропускаемый через саму трубу.
В воплощениях, в которых производится впрыск пара, впрыскиваемый в трубу пар вступает в контакт со всеми гранулами, находящимися в кипящем слое, и эффективно обрабатывает их от микробов, таких, как сальмонелла.
Обработанные гранулы, выходящие из верхней части конвейера, могут быть отправлены в охладитель, например, в вибрационный охладитель с кипящим слоем. Вибрационный охладитель с кипящим слоем может представлять собой закрытый прямоугольный блок с лотком для формирования кипящего слоя, изготовленным из нержавеющей стали с отверстиями определенного диаметра, например, 2 мм. Поверх лотка для формирования кипящего слоя может быть уложен слой пористой полиэфирной ткани. Под лотком для формирования кипящего слоя может иметься воздушный коллектор. В одном из воплощений воздуходувное устройство может принудительно продувать воздух через воздушный коллектор, который затем проходит через лоток и ткань, а затем через кипящий слой охлаждаемого продукта. Воздух может выходить из верхней части охладителя. Лотку с кипящим слоем может сообщаться вибрация от поршневых двигателей с эксцентричными грузами, которые будут заставлять лоток вибрировать в направлениях вверх-вниз и из стороны в сторону. Вибрация вверх-вниз формирует кипящий слой из гранул на лотке. Вибрация из стороны в сторону заставляет гранулы перемещаться из одного конца в другой конец лотка в продольном его направлении. Гранулы выходят из охладителя на его конце, противоположном концу, на котором они входят в охладитель, и падают в чистый сборный пакет. Весь описанный выше процесс представляет собой одно из воплощений способа нанесения покрытия на гранулы и дезактивации сальмонелл, присутствующих на поверхности гранул или покрытия.
Кроме того, изобретателями было обнаружено, что возможна эффективная дезактивация сальмонелл горячим влажным воздухом при атмосферном давлении и при температурах, превышающих примерно 80°C. Одно из преимуществ данного способа состоит в том, что влажный горячий воздух может подаваться инжекторами в вибрационный конвейер при атмосферном давлении во время или после этапа нанесения покрытия. Температура горячего влажного воздуха может быть больше, чем 80°C. При более высоких температурах время подачи влажного горячего воздуха для эффективной дезактивации сальмонелл может быть сокращено. Относительная влажность воздуха может быть более 50% и даже может быть больше 90%. Относительная влажность воздуха при заданной температуре определяется, как отношение парциального давление водяного пара в воздухе к давлению насыщенного водяного пара в воздухе при заданной температуре.
Дополнительно возможный способ термической обработки корма для животных для дезактивации сальмонелл, который может использоваться в одном из воплощений настоящего изобретения, описан в RU 2251364.
Секции конвейера
В одном из воплощений вибрационный конвейер может быть выполнен из секций, например, из первой секции, второй секции, третьей секции и так далее. Секции могут иметь различные функции, то есть использоваться для различных этапов процесса изготовления корма для животных. Так, например, в одном из воплощений вибрационный конвейер может включать первую, вторую и третью секции. В таком воплощении первая, вторая и третья секции могут содержать любое количество витков спирали. Первая секция может быть расположена на входе в конвейер и может использоваться для нанесения на гранулы покрытия. Вторая секция может быть расположена за первой секцией и может использоваться для сушки гранул. В данной секции для сушки гранул могут подаваться воздух и/или тепло. Третья секция может быть расположена за второй секцией и может использоваться для санитарной обработки гранул, в том числе для дезактивации микробов. Предусматривается использование и прочих, дополнительных секций. Одно из воплощений может включать секцию для нанесения второго покрытия. Такая секция для нанесения второго покрытия может использоваться для нанесения покрытий из чувствительных или активных ингредиентов, например, пробиотиков, как было описано выше. Секция для нанесения второго покрытия может быть расположена за секцией для санитарной обработки, так, чтобы этап санитарной обработки не снижал активность активных ингредиентов.
Примеры
Пример I
Большой пакет гранул корма для домашних животных высыпали на площадку в верхней части питающего бункера вибрационного спирального подъемника. Диаметр гранул составлял примерно 10 мм. Амплитуда вибрации спирального подъемника составляла примерно 5 мм, а частота вибрации составляла примерно 5 Гц. Питающий бункер вмещал до 200 кг гранул без покрытия. Время от времени в бункер подсыпали гранулы из пакета, чтобы бункер был все время практически полным. Бункер был установлен на тензометрические датчики. В нижней части бункера имелось шнековое подающее устройство. Примерно раз в минуту внутри бункера проворачивалась рамка на роторе для обеспечения равномерного распределения гранул в бункере. Бункер со шнеком образуют весовой питатель непрерывного действия, подающий гранулы в вибрационный спиральный подъемник. Управление работой системы питания и вибрационным спиральным подъемником осуществлялось с экрана компьютера, через визуальный интерфейс соответствующей программы. Вибрационный спиральный подъемник состоял из 8 витков трубы из нержавеющей стали диаметром 84 мм, намотанной вокруг центральной колонны. Центральной колонне сообщалась вибрация от двух поршневых двигателей с эксцентричными грузами, установленными в нижней части установки. Вибрация конвейера в направлении вверх-вниз заставляет гранулы отражаться о его стенок вверх и вниз, в результате чего образуется кипящий слой из гранул. Вибрация в направлении вперед-назад заставляет гранулы продвигаться по трубе. Гранулы подавали в подъемник через нижнее отверстие трубы, а вибрация заставляла частицы подниматься вверх по трубе. Обработанный продукт выходил в верхней части конвейера. Спиральная труба была изолирована слоем минеральной ваты. Каждый виток трубы имел два входных сопла, разнесенных друг от друга на 180° окружности центральной колонны. Через сопло на одной стороне подавалось твердое порошковое покрытие, а через сопло на противоположной стороне витка распылялось жидкое покрытие. Обработанный продукт выходил в верхней части подъемника. Частицы, выходящие из спирального подъемника, были в сущности равномерно покрыты как жидким, так и твердым порошковым покрытием.
Пример II
Использовалась та же процедура, что и в первом примере, с тем отличием, что в верхние два витка спирали через сопло впрыскивается пар для поддержания гранул во влажном состоянии и дезактивации микробов, включая сальмонеллы. Пар впрыскивали через сопло на одной стороне витка спирали, выпускали его через отверстие на противоположной стороне витка спирали и далее отводили через выпускной коллектор, прикрепленный к спирали. Трубу поддерживали нагретой примерно до 125°C для предотвращения конденсации пара внутри трубы. Попав вовнутрь трубы, пар конденсируется и обрабатывает все стороны гранул, образующих кипящий слой. Обработанный продукт выходил в верхней части конвейера и по трубе попадал на вибрационный охладитель с кипящим слоем. Вибрационный охладитель с кипящим слоем представлял собой закрытый прямоугольный блок с лотком для формирования кипящего слоя, изготовленным из нержавеющей стали с отверстиями диаметром 2 мм. Поверх лотка для формирования кипящего слоя был уложен слой пористой полиэфирной ткани (размер пор 63 мкм). Под лотком для формирования кипящего слоя имелся воздушный коллектор. Воздуходувное устройство принудительно продувало воздух через воздушный коллектор, который затем проходил через лоток и ткань, а затем через кипящий слой охлаждаемого продукта. Воздух выходил из верхней части охладителя и выбрасывался снаружи здания с помощью вытяжного вентилятора. Лотку с кипящим слоем сообщалась вибрация от поршневых двигателей с эксцентричными грузами, которые заставляли лоток вибрировать в направлениях вверх-вниз и из стороны в сторону. Вибрация вверх-вниз формирует кипящий слой из гранул на лотке. Вибрация из стороны в стороны заставляет гранулы перемещаться из одного конца в другой конец лотка в продольном его направлении. Гранулы выходят из охладителя на его конце, противоположном концу, на котором они входят в охладитель, и падают в чистый сборный пакет. В данном процессе осуществляется нанесение на гранулы покрытия и дезактивация сальмонелл, присутствующих на поверхности гранул и покрытия.
Пример III
Использовали вибрационный спиральный подъемник, изображенный на фиг.1 и 2 и включавший примерно 6 метров трубы из нержавеющей стали внутренним диаметром примерно 89 мм, смотанной в спираль диаметром примерно 0,92 метра вокруг центрального цилиндра. Спираль из трубы имела 4 витка. Наклон трубы спирали составлял примерно 3° от горизонтали. На каждом витке спирали имелось четыре сопла для введения активных ингредиентов, разнесенных друг от друга на 90° по боковой поверхности центрального цилиндра. Центральный цилиндр, расположенный внутри спирали из трубы и прикрепленный к спирали из трубы, был установлен на резиновые подушки, которые позволяли ему совершать ограниченное движение в горизонтальном и вертикальном направлении при приложении к цилиндру внешней силы. Центральному цилиндру сообщалось вибрационное движение от двух двигателей с несбалансированными грузами, установленными по обе стороны цилиндра. Двигатели были установлены под углом 45° к горизонтали, и оси их вращения были повернуты друг относительно друга на 90°. Двигатели с несбалансированными грузами были синхронизированы друг с другом, в результате чего центральному цилиндру придавалось ускорение как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Это вызывало вибрацию цилиндра вверх-вниз и небольшое скручивание вперед-назад по горизонтали. Цилиндр в свою очередь заставлял спиральную трубу, прикрепленную к нему, совершать такое же движение. Двигатели вращались со скоростью примерно 600 об/мин, что придавало цилиндру и трубе горизонтальное ускорение, составлявшее примерно 1,5 g, и вертикальное ускорение, составлявшее примерно 3,2 g.
Сухой гранулированный корм для собак изготавливали путем перемалывания сырья, разделения его на партии, кондиционирования, экструзии и сушки. Гранулы без покрытия подавали в вибрационный спиральный подъемник в нижней его части с расходом 10 кг/мин. Горизонтальная составляющая ускорения спирали заставляла гранулы подниматься по спиральной трубе от нижней части к верху. Вертикальная составляющая ускорения немного встряхивала гранулы, в результате чего они образовывали кипящий слой, при движении их вверх по трубе. Вертикальная амплитуда движения гранул составляла примерно 5 мм. Безразмерное ускорение составляло примерно 0,5.
На входе гранул в вибрационный спиральный подъемник к коричневым гранулам, подаваемым с расходом 10 кг/мин, подмешивали белые гранулы с расходом 1 кг/мин, которые использовали в качестве контроля. Каждые 5 секунд на выходе из спирального подъемника отбирали пробу продукта и в каждой пробе определяли процент белых гранул. Для отобранных проб рассчитывали число Пекле, как описано в публикации "Chemical Reaction Engineering", автор Levenspiel, 3-е издание. Рассчитанное число Пекле для данного эксперимента составило примерно 1870.
Через две форсунки воздухом распыляли на поверхность гранул птичий жир. Одна из форсунок была расположена в проеме самого нижнего витка спиральной трубы, а вторая - в проеме витка, следующего за самым нижним. Птичий жир подавали в количестве, составлявшем примерно 3% от веса гранул без покрытия. Жидкий ароматизатор распыляли на поверхность гранул воздухом через одну форсунку, расположенную в третьем снизу витке спиральной трубы. Жидкий ароматизатор наносили в количестве примерно 2% по весу, от веса гранул без покрытия. Продукт с покрытием собирали на выходе из трубы на вершине спирали. Продукт с покрытием упаковывали в пакеты, покрытые изнутри полимерной пленкой, и хранили для дальнейшего использования.
Пример IV
В данном примере готовили продукт, аналогичный продукту в Примере III, с тем отличием, что нанесение покрытия проводили в двухосном ленточном миксере непрерывного действия. Типы гранул, их расход и количества птичьего жира и жидкого ароматизатора, наносимых на поверхность гранул, были такими же, как в примере III. Продукт с покрытием упаковывали в пакеты, покрытые изнутри полимерной пленкой, и хранили для дальнейшего использования.
Пример V
Продукты, изготовленные в Примерах III и IV, исследовали на предпочтение потребителей. Примерно 100 потребителям давали пакеты с кормом для собак, изготовленным в Примере III (с покрытием, выполненным на вибрационном спиральном подъемнике) и в Примере IV (с покрытием, выполненным на ленточном миксере). Оба типа продуктов потребители скармливали своим собакам в течение двух недель. По окончании двухнедельного срока потребители заполняли анкеты и на основании своих впечатлений оценивали различные показатели корма по балльной шкале. Анкеты собирали у потребителей, проставленные оценки заносили в таблицу и проводили их статистический анализ. Продукт с покрытием, выполненным на вибрационном спиральном подъемнике, имел статистически значимые более высокие показатели предпочтения собаками, чем продукт с покрытием, выполненным на ленточном миксере.
И хотя теоретически это не обязательно, можно предположить, что вибрационный спиральный подъемник обеспечивает более равномерное покрытие из вкусовой добавки на гранулах, и поэтому такие гранулы имеют более устойчиво привлекательный вкус для собак.
Пример VI
С помощью спирального конвейера, описанного в примере III, на гранулы наносили покрытие из белкового компонента в количестве примерно 10% от веса гранул без покрытия и дополнительно использовали птичий жир в количестве примерно 5%. Белковый компонент имел средний размер частиц примерно 140 мкм. Проводили три опыта. В первом опыте жир использовали в качестве связующего, для лучшего прилипания белкового компонента на поверхность гранул. Во втором опыте, проводимом в тех же условиях, что и первый, в жир перед его распылением на гранулы дополнительно добавляли полисорбат 80 в количестве примерно 2,4% (от веса жира). Во втором опыте, проводимом в тех же условиях, что и первый, в жир перед его распылением на гранулы дополнительно добавляли полисорбат 80 в количестве примерно 3,6% (от веса жира). Готовый продукт с покрытием собирали и помещали на шейкер с ситом. От небольшого встряхивания от гранул отделялось избыточное покрытие, не прилипшее к ним. Результаты опытов приведены в таблице ниже. Результаты проведенных опытов показывают, что небольшое количество полисорбата 80, добавляемого к птичьему жиру, уменьшает количество белкового покрытия, не приклеившегося к гранулам.
80% полисорбата в жире
Количество покрытия, не приклеившегося к гранулам (в граммах)
Количество покрытия, не приклеившегося к гранулам (в %)
Опыт 1
0,0%
47,24
4,8%
Опыт 2
2,4%
27,05
2,7%
Опыт 3
3,6%
18,22
1,8%
С помощью гониометра измеряли углы смачивания гранул в опыте 1 (жировой компонент не содержал полисорбата 80) и опыте 3 (жировой компонент содержал 3,6% полисорбата 80) тремя жидкостями: дииодометаном, формамидом и водой). На основании измерений углов смачивания рассчитывали полярную и неполярную составляющие поверхностной энергии, как описано в «Industrial and Engineering Chemistry», автор Fowkes F.M., том 56, номер 12, стр.40 (1964). В таблице ниже показано, что добавление полисорбата 80 уменьшает поверхностную энергию конечного продукта.
Неполярная поверхностная энергия (мДж/м<sup>2</sup>)
Полярная поверхностная энергия (мДж/м<sup>2</sup>)
Гранулы из опыта 1
24,19
5,22
Гранулы из опыта 1
23,84
1,75
И хотя теоретически это не обязательно, можно предположить, что причина, по которой полисорбат 80 уменьшает поверхностную энергию, состоит в том, что ОН-группы молекулы полисорбата связываются с углеводами и белками на поверхности гранулы, в то время как жирные цепи молекулы полисорбата связываются с жировым компонентом, и возможно также, с белковым компонентом (белковый компонент также содержит примерно 15% жира).
Метод обнаружения сальмонелл
Определение достаточной степени дезактивации сальмонелл может производиться различными методами, один из которых описан ниже. В данном методе используется автоматический PCR-анализатор «ВАХ System», а сама процедура анализа включает следующие этапы.
В стерильном контейнере сделать навеску из 25 г испытуемого образца. К образцу добавить 225 мл стерильной буферизованной пептонной воды. Инкубировать образец при температуре 35-37°C в течение по меньшей мере 16 часов. Разбавить образец в 50 раз путем переноса 10 мл образца в пробирку, содержащую 500 мкл сердечно-мозгового бульона. Прогреть нагревательный блок. Записать порядок образцов и внести их в программное обеспечение прибора, следуя руководству для пользователя. Запустить термоциклер, нажав иконку «Пуск полного процесса». Через три часа инкубации в сердечно-мозговом бульоне перенести по 5 мкл повторно инкубированных образцов в пробирки, содержащие 200 мкл лизирующего реагента (150 мкл реагента растворено в 12 мл лизирующего буфера). Для лизиса нагревать пробирки с образцом и реагентом при температуре 37°C в течение 20 минут, затем при температуре 95°C в течение 10 мин. Охладить пробирки с лизированными образцами в течение 5 минут в блоке охлаждения. Установить требуемое число пробирок для ПЦР в держателе на блоке охлаждения. Ослабить крышки пробирок с помощью прилагаемого инструмента, но держать их закрытыми до момента растворения содержимого. Перенести в пробирки по 50 мл лизата. Закрыть пробирки плоскими оптическими крышками для последующего считывания флуоресцентного сигнала. Перенести весь блок охлаждения к термоциклеру-детектору. Дождаться сигнала готовности термоциклера-детектора к загрузке на его экране. Открыть дверцу термоциклера-детектора, выдвинуть ящичек, установить пробирки для ПЦР в нагревательный блок, убедившись, что они надежно сели в лунки, задвинуть ящик, опустить дверцу и нажать NEXT. Термоциклер проводит амплификацию ДНК, считывает флуоресцентный сигнал и автоматически анализирует результаты.
После окончания цикла реакции и анализа на экране появляется инструкция открыть дверцу, извлечь образцы, закрыть дверцу и снова нажать NEXT. При нажатии на FINISH на экране отображаются результаты. Результат отображается в виде стилизованного держателя пробирок, на котором лунки помечены разными цветами, а по центру лунки показан соответствующий символ. Зеленый цвет со знаком «-» означает отрицательный результат в отношении исследуемого организма (сальмонеллы), красный цвет со знаком «+» означает положительный результат в отношении исследуемого организма (сальмонеллы), а желтый цвет со знаком «?» означает неопределенный результат. Для лунок с отрицательным результатом следует просмотреть графики, и убедиться, что большой контрольный пик соответствует значению примерно 75-80. Графики для положительных результатов следует интерпретировать по отношению к значениям для контрольного образца. Для образцов с неопределенным результатом следует повторить описанный выше тест.
Размеры и их значения, содержащиеся в данном документе, не следует рассматривать как строго ограниченные в точности приведенными значениями. Напротив, если не оговорено особо, под приведенным значением понимается данное значение в точности и все значения, находящиеся в функционально эквивалентной его окрестности. Так, например, значение, обозначенное как 40 мм, следует рассматривать как «примерно 40 мм».
Все документы, на которые приводятся ссылки в настоящем описании, включая ссылки на иные патенты и заявки, цитируются целиком, если явно не оговорено, что они цитируются частично или с ограничениями. Цитирование какого-либо документа не означает признание того, что цитируемый документ должен быть включен в уровень техники по отношению к изобретению, изложенному в настоящей заявке, или что цитируемое изобретение само по себе или в сочетании с другим документом, или другими документами, объясняет, предлагает или описывает идею настоящего изобретения. Кроме того, если какое-либо значение или определение понятия в настоящем документе не совпадает со значением или определением данного понятия в документе, на который дается ссылка, следует руководствоваться значением или определением данного понятия, содержащимся в настоящем документе.
Несмотря на то что в данном документе иллюстрируются и описываются конкретные воплощения настоящего изобретения, сведущим в данной области техники будет очевидно, что возможно внесение прочих изменений и модификаций, не нарушающих идею и назначение изобретения. С этой целью имелось в виду в прилагаемой формуле изобретения представить все возможные подобные изменения и модификации в объеме настоящего изобретения.