СЪЕДОБНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬЮ ЖЕВАНИЯ, СПОСОБ ЕЕ ПРОИЗВОДСТВА, КОРМОВОЙ ПРОДУКТ, ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИЦИИ
EDIBLE COMPOSITION WITH LONG CHEWING DURATION, ITS PRODUCTION METHOD, FODDER PRODUCT, COMPOSITION APPLICATION

Уровень техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в основном относится к съедобным композициям, имеющим высокую структурную целостность. Композиции могут включать материалы для промышленного использования в пищевых продуктах. Конкретнее, настоящее изобретение относится к способам обеспечения легко усвояемого когезивного продукта контролируемой текстуры и производимым таким образом продуктам.
Существует множество способов получения пищевых продуктов и биологически разлагаемых полимеров. В случае пищевых продуктов эти способы могут быть в целом классифицированы как статические (неподвижные) и динамические способы. Статические способы могут быть определены как те, в которых партия составных частей размещается в емкости для кулинарной обработки и допускается ее нахождение в ходе обработки в спокойном или неподвижном состоянии, как, например, при выпечке в печи или при формовании прессованием либо в процессе запекания. Они включают способы, при которых находящаяся на конвейере партия материала приводится в движение через оборудование для кулинарной обработки, например туннельную печь для выпечки. Здесь составные части продукта остаются по-прежнему неподвижными по отношению к поверхности или емкости, на, или в которой они перемещаются.
Динамическими способами являются те, при которых некоторое количество составных частей продукта в непрерывном или в полунепрерывном потоке или партиями вводится в устройство, в котором этим составным частям сообщается механическая энергия, вызывающая их относительное перемещение в пределах партии или потока, в процессе чего происходит поглощение энергии, вызванное термообработкой. Такое движение может включать активное или пассивное перемешивание. Одним из динамических способов термообработки является экструзия, при которой составляющие продукта принудительно смешиваются друг с другом под воздействием усилия сдвига внутри цилиндра экструдера. Экструзия может использоваться для получения множества продуктов питания или продовольственных товаров. Внутренние усилия сдвига, генерируемые внутри устройства, обеспечивают существенную долю теплоты, используемой для кулинарной обработки составных частей продукта. Такие продукты питания могут быть предназначены для потребления человеком или животными. Другой динамический способ приготовления использует смеситель непрерывного действия для того, чтобы вызвать относительное внутреннее перемещение составляющих продукта с одновременным применением тепловой энергии, приводящим к кулинарной обработке.
Что касается домашних животных, то имеется множество предназначенных для них продуктов. Некоторые из этих продуктов изготавливаются посредством экструзии. Некоторые экструдированные продукты предназначены для увеличения продолжительности жевания домашним животным, особенно собаками, с целью обеспечения продукта, который домашние животные могут жевать и получать удовольствие. Владельцы домашних животных часто оценивают качество кормового продукта для домашних животных или снеков для домашних животных по продолжительности их жевания. Например, частая жалоба владельцев крупных собак: «Один укус и уже ничего нет».
Продукты, которые способствуют длительному жеванию, могут помогать улучшить гигиену зубов и снизить риск периодонтальной болезни, которая является широко распространенной проблемой домашних кошек и собак. Это происходит потому, что естественная диета животных в дикой природе включает множество пищи, которая требует длительного разжевывания прежде чем куски станут достаточно мелкими для проглатывания, внося свой вклад в гигиену зубов и облегчая пищеварение. Напротив, в диете домашних животных, живущих в домах, часто не хватает продуктов, требующих продолжительного жевания, что лишает их вышеупомянутых полезных эффектов.
Обычные способы приготовления пищи часто не дают продуктов, имеющих текстуры, сравнимые с естественной пищей, требующей продолжительного жевания. Были предприняты определенные попытки производства продуктов для домашних животных, имеющих более длительную продолжительность жевания. Однако большинство этих продуктов демонстрируют определенные недостатки.
Некоторые известные продукты просто несъедобные. Когда домашние животные жуют или разгрызают и глотают эти продукты, они страдают от расстройств пищеварения. Некоторые проходят через организм домашнего животного в непереваренном виде и могут внести свой вклад в развитие диареи и увеличение объема фекалий. Большинство владельцев домашних животных хочет снизить объем экскрементов, проявления диареи и мягкого стула. Даже некоторые продукты, которые заявлены как приготовленные из пищевых составных частей, в конечном виде оказываются несъедобными из-за обработки, которая не в состоянии обеспечить усвояемость.
Множество патентов и опубликованных патентных заявок раскрывают или касаются продуктов для жевания домашними животными или родственных товаров. Эти патенты и заявки включают: патенты США №№ 6672252, 6455083, 4615901, 5296209, 5407661, 3759714 и 3580728 и публикации патентных заявок WO 01/76386, Великобритании 1497090, Великобритании 1591406, WO 01/76386, США 2003/0219516 и США 2003/0168020. Например, европейская патентная заявка номер 0552897 A1 раскрывает съедобный продукт для жевания животными, имеющий гибкую клеточную матрицу, содержащую целлюлозные волокна, например, от 20% до 50% сердцевины кукурузных початков, а также добавки для ухода за полостью рта. Сердцевина кукурузных початков и целлюлозные материалы не являются легкоусвояемыми и также могут внести свой вклад в диарею и увеличение объема фекалий.
Существуют требующие продолжительного жевания продукты, рецептура которых разрабатывалась с учетом усвояемости. Однако некоторые из этих требующих продолжительного жевания продуктов из существующего уровня техники имеют высокую калорийность. Поэтому желательно, чтобы такие продукты скармливались как угощение или легкая закуска с тем, чтобы составлять лишь малую часть рациона домашнего животного и не создавать пищевого дисбаланса.
Дополнительной проблемой, связанной с некоторыми требующими продолжительного жевания продуктами существующего уровня техники, является стоимость производства. Рецептура некоторых требующих продолжительного жевания продуктов разработана с использованием пластичных материалов, предназначенных для противодействия силе, производимой домашним животным при жевании. Пластичные материалы обычно бывают дорогостоящими. Попытки смешивать пластичные материалы с менее дорогими материалами создали сложно сбалансированную систему, в которой часто трудно обеспечить, чтобы менее дорогие материалы не нарушали прочность и целостность более дорогих пластичных материалов.
Еще одной проблемой, связанной с некоторыми высокостойкими жевательными продуктами существующего уровня техники, является безопасность. Например, одна жевательная игрушка для домашних животных из существующего уровня техники имеет основанную на белке термопластичную композицию с уровнем содержания белка между 50 и 70%. Продукты с высоким белковым содержанием, включая изготовленные из очищенных высокобелковых составных частей, не только дороги, но также могут быть источником потенциальной опасности. Некоторые эксперты полагают, что высокие уровни белка могут внести свой вклад в почечную недостаточность и могут блокировать мочевыводящие пути домашних животных.
В некоторых продуктах из существующего уровня техники пытаются увеличивать продолжительность жевания увеличением жесткости продукта. Некоторые из этих продуктов практически имеют твердость камня. Эти продукты могут крошить или ломать зубы домашнего животного. Например, один такой имеющийся в продаже продукт для того, чтобы сломаться, требует приложения рабочего давления выше 10 МПа. Многие из более жестких продуктов из существующего уровня техники являются по своему характеру стекловидными и имеют тенденцию при укусе разрушаться на острые, твердые фрагменты. Эти фрагменты могут застревать в горле животного или повреждать его пасть. Эта проблема особенно актуальна для продуктов, изготавливаемых с помощью технологий литья под высоким давлением.
Внешний вид изделия также играет важную роль в изготовлении продукта, являющегося безопасным и обладающего длительной продолжительностью жевания. Например, некоторые нестекловидные продукты из существующего уровня техники могут не дробиться, но могут иметь неудачную форму, вследствие этого вызывая обширное кровотечение десен при жевании. Отчасти одна из проблем, требующих продолжительного жевания пищевых продуктов существующего уровня техники, заключается в том, что они имеют ограниченный диапазон выбора текстур, достигая в продуктах, в конечном счете текстуры, которая вызывает кровотечение из десен при жевании.
Кроме того, текстуры многих требующих продолжительного жевания продуктов часто оказываются непривлекательными и неприятными. Например, экструдированные сухие корма для домашних животных обычно представляются в виде твердых комков, имеющих сухой, пыльный внешний вид. Для потребителя они могут быть неудобными в обращении. Более того, некоторые продукты из существующего уровня техники неустойчивы, вследствие чего их текстура меняется со временем, и они теряют желательные характеристики.
Некоторые требующие продолжительного жевания продукты существующего уровня техники основаны на крахмале. Известно преобразование в твердые изделия материалов на основе крахмала. Однако оборудование для литья под давлением, которое обычно используется для переработки таких материалов на основе крахмала, дорого и сложно в использовании, а известные способы отверждения материалов на основе крахмала обеспечивают ограниченный диапазон текстур.
Экструдирование пищевых компонентов при низких значениях активности воды, хотя и известно, до сих пор было сопряжено с трудностями. Например, требуемые для такого экструдирования составные части продуктов часто были дорогостоящими и давали ограниченный диапазон текстур. При переработке и приготовлении пищи биополимеры, такие как крахмал и белки, сначала развертываются и затем рекомбинируются, образуя желательную структуру, например форму брикета. Если это деструктурирование и рекомбинирование ограничиваются или прерываются, получающиеся продукты имеют слабое связывание и относительно низкую прочность.
Развертывание может происходить только в жидкой фазе и облегчается гидратацией неразвернутых полимеров. При низких значениях активности воды доступным оказывается лишь небольшое количество воды. Поэтому такие системы обладают ограниченным потенциалом гидратации. Вследствие этого обычные экструзионные способы используются при высоких уровнях активности воды, при этом для облегчения гидратации добавляется большое количество воды. Большое количество воды требует энергоемкой и экологически неблагоприятной послеэкструзионной сушки или добавления кислоты и других консервирующих средств. Это часто имеет нежелательные последствия для продуктов; например, вода ограничивает диапазон возможных для получения текстур.
Экструдирование кормов для домашних животных обычно проводится при высоких уровнях влажности, например при влажности приблизительно 26%, и при высоких показателях активности воды, например, с величиной aw, превышающей 0,95. Однако такие значения параметров слишком высоки для того, чтобы получать желательные текстуры для продуктов с более длительной продолжительностью жевания. Активность воды у продуктов с расширенной продолжительностью жевания обычно бывает менее 0,65 при влагосодержании от около 7,0% до около 17%. Однако если при такой активности воды используются способы существующего уровня техники, воды для гидратации оказывается недостаточно, и появляется необходимость кулинарной обработки при очень высоких температурах и давлениях или обработки при высоких температурах в течение длительного периода времени, что часто приводит к высокой степени разрушения крахмала и/или подгорания продуктов.
Поэтому существует потребность в улучшенных пищевых продуктах, которые могут обеспечивать высокую продолжительность жевания, являются съедобными и имеют улучшенные текстуры, а также в способах их получения.
Краткое изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает съедобные композиции, имеющие длительную продолжительность жевания, и способы производства такой съедобной композиции. В одном воплощении такая съедобная композиция является кормом для домашних животных.
Композиции по настоящему изобретению обладают структурной целостностью и способностью противостоять проникающим и разрушающим воздействиям, при этом они гибки и пластичны. Композиция может обладать широким диапазоном текстур, форм и размеров. Например, могут производиться композиции любой желательной формы и/или размера.
Используемый здесь термин «предварительно активированный» обозначает активированную фазу источника крахмала, полученную увеличением объема/экструдированием крахмального материала.
Термин «агент-мостик» следует понимать как соединяющую молекулу/вещество, способную к обеспечению связи или взаимодействия любого рода между источником крахмала и/или источником белка.
Композиция по настоящему изобретению содержит предварительно активированный крахмал растительного происхождения и агент-мостик. В одном воплощении источником крахмала являются увеличенные в объеме крупы, предварительно увеличенные в объеме зерновые частицы, предварительно увеличенные в объеме зерновые завтраки, предварительно экструдированный рис, предварительно экструдированное просо, предварительно экструдированная пшеница, вспученный рис, вспученная кукуруза, предварительно экструдированная кукуруза и их комбинации. Используемым для обеспечения композиции сырьем является увеличенная в объеме крупа. В другом воплощении исходным материалом является увеличенный в объеме крахмал. В одном воплощении увеличенный в объеме материал имеет слоистую структуру.
Сырье предварительно обрабатывается таким образом, что оно превращается в реакционноспособный материал, обладающий реакционноспособной удельной поверхностью. В одном воплощении получаемым реакционноспособным материалом является предварительно активированный крахмал. Для создания реакционноспособной поверхности могут использоваться такие технологии предварительной обработки как вспучивание, экструдирование и раскатывание под высоким давлением. Реакционноспособный материал затем обрабатывается в диапазоне разнообразных условий для получения продуктов с широким диапазоном текстур.
В одном из воплощений реакционноспособный материал подвергается кулинарной обработке в условиях усилия сдвига, например термически обрабатывается до тех пор, пока не расплавится, пока не образуется однородная съедобная масса. В одном из воплощений кулинарная обработка осуществляется в экструдере. Кулинарная обработка может производиться в присутствии любого, способного образовывать связи, материала, кроме воды. Предпочтительно кулинарная обработка выполняется в условиях низкой влажности. В одном из воплощений кулинарная обработка выполняется в присутствии растворителя, содержащего несколько замещаемых водородных атомов, предпочтительно такого, который является неводным. Вследствие низкой влажности в течение обработки, продукт может производиться без необходимости в послеэкструзионной сушке.
В одном из воплощений активированный крахмал объединяется с многоатомным спиртом. В одном из воплощений активированный крахмал объединяется с глютеном. В одном из воплощений активированный крахмал объединяется с белком.
В одном из воплощений способ согласно настоящему изобретению включает этапы измельчения, например помол сухого, увеличенного в объеме крахмалсодержащего материала в частицы, предварительно увеличенные в объеме, и размещение частиц, предварительно увеличенных в объеме, и компонента, способного к образованию связей, то есть агента-мостика, в устройстве динамической термообработки.
В одном из воплощений динамическим устройством является экструдер. Частицы удерживаются внутри секции экструдера в течение промежутка времени, достаточного для обеспечения расширенной и близкой к полной сольватации тягучей экструзионной массы. Выбираются эти частицы, предварительно увеличенные в объеме, для того, чтобы иметь микроструктуру, способствующую обеспечению быстрой сольватации сольватирующим компонентом. Сольватирующим компонентом предпочтительно является растворитель, выбранный из группы, состоящей из растворителей, содержащих несколько замещаемых водородных атомов.
В предпочтительном варианте изобретения крахмал или частицы крахмалоподобных полимеров по существу полностью клейстеризуются. Обнаружено, что благодаря структуре частиц, предварительно увеличенных в объеме, предварительно клейстеризованные полимеры быстро сольватируются при кулинарной обработке или экструдировании. Порошок муки, полученный из предварительно увеличенных в объеме составных частей продукта или круп, имеет плотность, которая значительно ниже, чем плотность подобного порошка, приготовленного из исходного или не увеличенного в объеме эквивалента.
Способ тепловой обработки предварительно увеличенных в объеме частиц в соответствии с настоящим изобретением включает регулирование энергии, передаваемой экструзионной массе для получения оптимальной текстуры приготавливаемого продукта. Затем эта приготовленная масса с оптимальной текстурой может формоваться в широком диапазоне форм. Примеры подходящих форм в применении к корму для домашних животных включают собачью галету и вытянутый ломтик.
Настоящее изобретение допускает производство продуктов с длительной продолжительностью жевания, которые являются легкими, имеют низкую плотность и низкую калорийность, например диетических, и стойких к силе укуса, например укуса животного или человека. При использовании раскрытых здесь способов стойкость к силе укуса оказывается изменяемым параметром для адаптации продуктов к различным применениям, таким как продукты для гигиены зубов или снек либо пищевой продукт другого типа с задаваемым оптимальным временем жевания. Продукты для гигиены зубов могут использоваться в способе предупреждения появления зубного камня у домашнего животного.
В соответствии с настоящим изобретением обеспечиваются способы кормления и/или доставления удовольствия домашним животным. Эти способы включают обеспечение продуктов, производимых из увеличенного в объеме крахмального составляющего для того, чтобы получить более длительную продолжительность жевания, и предложение их домашнему животному для жевания в целях улучшения состояния гигиены зубов у домашнего животного. Продукты предпочтительно имеют низкую плотность и невысокую калорийность в пересчете на объем продукта.
Таким образом, изобретение, кроме того, обеспечивает продукт для применения в способе контролирования ожирения у домашнего животного, включающем кормление домашнего животного продуктом, произведенным из увеличенного в объеме крахмального составляющего для того, чтобы получить низкую плотность и низкую калорийность. Предпочтительно продукт пригоден для жевания домашним животным в течение более длительного промежутка времени.
Согласно дополнительному аспекту изобретения способ работы предприятия-изготовителя пищевых продуктов содержит этапы обеспечения устройства для кулинарной обработки, формование продукта посредством обеспечения составляющей, содержащей реакционноспособный материал, и работы устройства для приготовления компонента, регулирующего уровень влажности и уровень активности воды при изготовлении продукта таким образом, чтобы не было необходимости высушивать продукт после формования. Предпочтительно вода к этой составляющей не добавляется. Преимущество настоящего изобретения заключается в обеспечении улучшенного способа работы предприятия-изготовителя пищевых продуктов с целью снижения требований к сушке и, следовательно, к выделению побочных продуктов сушки.
В одном аспекте изобретения обеспечивается продукт, который имеет различные текстуры, сопоставимые с требующими продолжительного жевания пищевыми продуктами.
В другом аспекте изобретения продуктом является усваиваемый корм для домашних животных или снеки для домашних животных.
В еще одном аспекте изобретения изготавливается продукт, который не является стекловидным и не разрушается на ломкие части при жевании.
Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно обеспечивает продукт, имеющий длительную продолжительность жевания.
Еще одно преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно обеспечивает продукт, производимый с использованием экструзионного процесса, который требует низких уровней влажности, например меньше 20% от общей массы растворителя.
Другое преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно обеспечивает продукт, который стимулирует и поддерживает здоровое состояние зубов у собак.
Кроме того, преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно обеспечивает продукт, производимый из увеличенного в объеме крахмала, имеющего низкую калорийность и низкую плотность в пересчете на объем продукта.
Более того, преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно обеспечивает продукт, который является кормом для домашних животных, имеющим многообразие натуральных текстур и длительную продолжительность жевания.
Другое преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно обеспечивает продукт, который обладает способностью противостоять проникающим воздействиям, но гибок и пластичен.
Еще одно преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно обеспечивает усваиваемый продукт, имеющий полимерную матрицу, определяющую «тело» продукта различных форм и размеров.
Одно из преимуществ настоящего изобретения состоит в том, что оно обеспечивает усваиваемый продукт, составленный из углеводов и многоатомных спиртов.
Кроме того, преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно обеспечивает продукт, составленный из крахмала, увеличенного в объеме крахмала и образующего водородные связи компонента, для создания усваиваемой полимерной матрицы, определяющей тело продукта.
Еще одно из преимуществ настоящего изобретения состоит в том, что оно обеспечивает продукт, который является диетическим пищевым снеком для домашних животных, который не вносит значительной добавки в метаболическую энергию, обеспечиваемую основным кормом для домашних животных.
Еще одно преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно обеспечивает способ производства кормового продукта для домашних животных, содержащего крахмал и многоатомный спирт.
Кроме того, одно из преимуществ настоящего изобретения состоит в том, что оно обеспечивает способ производства кормового продукта для домашних животных путем кулинарной обработки углевода в присутствии обеспечивающего связи компонента, отличного от воды.
Дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в обеспечении безопасного кормового продукта для домашних животных с длительной продолжительностью жевания.
Еще одно преимущество настоящего изобретения состоит в обеспечении улучшенного продукта для домашних животных, который может использоваться для стимулирования и поддержания гигиены зубов.
Еще одно дополнительное преимущество настоящего изобретения состоит в обеспечении экономичного способа производства кормов для домашних животных.
Более того, одно из преимуществ настоящего изобретения состоит в обеспечении способа получения продуктов, имеющих широкий диапазон текстур.
Более того, преимуществом настоящего изобретения является обеспечение способа получения продуктов, имеющих легкую текстуру, но высокую продолжительность жевания.
Одно из преимуществ настоящего изобретения состоит в том, что для разворачивания полимеров не требуется гидратации.
Еще более того, одним из преимуществ настоящего изобретения является обеспечение улучшенного способа получения продуктов для домашних животных, требующих продолжительного жевания.
Дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в обеспечении более рентабельного способа получения требующих продолжительного жевания кормовых продуктов для домашних животных.
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретение будут описаны и станут очевидны из представленных ниже подробного описания предпочтительных воплощений и чертежа.
На чертеже продемонстрованы реологические кривые смесей глютена и экструдированного риса с или без добавления агента-мостика.
Подробное описание сущности изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает съедобные композиции, которые могут использоваться в производстве различных готовых пищевых изделий. Конкретнее, настоящее изобретение относится к способам обеспечения усваиваемых, когезионных материалов с контролируемой текстурой. В одном из воплощений такая композиция является кормовым продуктом для домашних животных.
В целом продукт по настоящему изобретению содержит, по меньшей мере, один предварительно активированный материал, составленный из источника растительного крахмала и, по меньшей мере, одного агента-мостика, который определяется как дополнительные молекулы, которые связывают или создают комплекс между некоторым количеством предварительно активированных материалов или между предварительно активированным материалом и белком. В одном предпочтительном воплощении источник крахмала получен из источника крупы с высоким содержанием амилозы, источника зерна восковой кукурузы и их комбинации.
В одном воплощении источник растительного крахмала включает источник зерна, выбранного из риса, проса, пшеницы, кукурузы, ржи, гречихи, ячменя, сорго и маниоки; или картофеля, сои, гороха, люпина, тапиоки и их комбинации. Кроме того, источники крахмала могут состоять из чистого крахмала, который прошел предварительную обработку, исходного или модифицированного.
В одном воплощении включен, по меньшей мере, один источник белка. Источник белка выбран из животного, растительного, молочного источника, источника биомассы или их комбинации. Животный белок выбран из группы, состоящей, по меньшей мере, из одного из следующих: говядина, курятина, индюшатина, свинина, рыба, ягнятина, утятина, крольчатина, альбумин, яйца, желатин, плазма крови, лосось, тунец, треска, хек, макрель, мясные субпродукты или их комбинации. Растительный белок выбран из группы, состоящей, по меньшей мере, из одного из следующих: соя, пшеница, просо, гречиха, рожь, сорго, маниок, люпин, тапиока, кукуруза, рис, фасоль, лимская фасоль, плоды бобовых, горох, нут, люцерна, картофель, ячмень, овес, предварительно обработанный растительный белок и их комбинации. В одном предпочтительном воплощении растительным белком является глютен. Кроме того, источником белка является молочный источник, например казеин, сыворотка и молоко. В еще одном воплощении белковым материалом является биомасса, например культура микроорганизмов. Белок может быть обеспечен в виде белкового концентрата. Белок может быть натуральным; он может извлекаться из натурального источника; он может быть получен предварительной химической обработкой; или он может быть получен физическим модифицированием.
Для улучшения текстуры конечного продукта добавляется агент-мостик. В одном из воплощений может использоваться больше чем один агент-мостик. Агент-мостик может создавать водородную связь, ионную связь, аполярное взаимодействие, ковалентную связь и их комбинацию. В одном из воплощений для создания водородной связи агент-мостик выбран из следующей группы:
a) молекулы любого вида, содержащие полярные или поляризующиеся химические группы, способные устанавливать водородные связи, например гидроксильные, сульфгидрильные, сульфонильные группы или любая их комбинация;
b) любой олигосахарид, способный образовывать полярные связи, например глюкоза, фруктоза, ксилоза, лактоза, сорбит, мальтодекстрины, сахароза в виде сиропа или порошка и любая их комбинация;
c) любой содержащий несколько замещаемых водородных атомов растворитель, например этандиол, пропан-1-ол; пропан-2-ол; пропан-1,2-диол; пропан-1,3-диол, пропантриол (глицерин), высший гомолог ряда многоатомных спиртов и любая их комбинация;
d) аминокислота или пептид с сульфгидрильным, гидроксильными или аминогруппами и любая их комбинация.
В одном варианте для создания ионной связи агент-мостик выбран из следующей группы: сложные эфиры жирной кислоты и сахарозы, стеарат сахарозы, моностеарат глицерина, моностеарат полиэтиленоксида, L-аскорбил-6-пальмитат, аскорбилстеарат, 6-о-пальмитоил-L-аскорбиновая кислота, стеарил-2-лактилаты кальция и натрия (SSL), сукцинилированный моноглицерид (SMG), этоксилированные моноглицериды, полисорбаты, сложные эфиры диацетилвинной кислоты и моно- и диглицеридов (DATEM), стеарилтартрат, 3-меркпатопропан-1,2-диол, додекантиол, тиопропандиол, метилсульфонилметан (диметилсульфон), маннит, мальтоза, лактоза, глюкоза, сахароза, сорбит, фруктоза, глюконо-дельта-лактон, пропионат, сорбат, лизолецитин, жирные кислоты, гидролизуемые таннины, фенольные кислоты, полифенолы и любая их комбинация.
В дальнейшем воплощении для создания ковалентной связи, состоящей из ионных мостиков, агент-мостик выбран из следующей группы: катионные и анионные эмульгаторы, производные жирной кислоты, фосфолипиды и любая их комбинация.
В еще одном дополнительном воплощении гидрофобные производные, полифенольные производные, липоглютен; тиоглицериды; таннины, эмульгаторы, сахара, многоатомные спирты, модификаторы сахара, модифицированный крахмал, пластификаторы и любая их комбинация.
Гранула нативного крахмала является кристаллической структурой, составленной из амилозы и амилопектина, который не имеет никаких реакционноспособных участков. Поперечное сечение гранулы состоит из чередующихся слоев амилозы и амилопектина.
2
Обычно, как описано в существующем уровне техники, после того как происходит клейстеризация, возникает аморфная смесь амилозы и амилопектина. Однако способ предварительной активации для создания слоев амилопектина, по поверхности которых ориентирована амилоза, использует низкую влажность. Слои развивают большую удельную поверхность (м/г) по сравнению с существующим уровнем техники. На этой поверхности оказывается доступным множество реакционноспособных участков. Реакционноспособные участки состоят из амилозы или имеющихся концевых остатков спиралей амилопектиновых молекул. Эта большая доступная удельная поверхность представляет более высокую химическую реакционную способность по сравнению с материалами, используемыми в существующем уровне техники.
Для получения предварительно активированного крахмального материала используется предварительная обработка. Предварительная обработка создает на предварительно активированном материале удельные поверхности с высокой реакционной способностью. Для получения реакционноспособных поверхностей может использоваться множество способов. Может использоваться любая технология, способная давать реакционноспособную поверхность, включая: экструзию; вспучивание; плющение; прессование под высоким давлением; обработка в микроволновых печах; ультразвуковая обработка; ферментативная обработка; обработка в сушильном шкафу; паровая сушка; воздействие импульсного электрического поля; и размалывание. Некоторые предварительно активированные материалы доступны в продаже, такие как экструдированный рис или воздушный рис, например Rice Krispies, выпускаемый Kellogg Company, Бэтл-Крик, Мичиган.
Предварительно активированный крахмальный материал обеспечивает высокую величину реакционноспособной удельной поверхности, химически реагирующей с животным и/или растительным белком и агентом-мостиком с образованием особой сетки, которая приводит к множеству новых текстур. Изменением соотношения предварительно активированного материала, белков и агентов-мостиков образуется целый ряд текстур. В еще одном воплощении химической реакцией предварительно активированного крахмального материала с агентом-мостиком образованы другие новые текстуры. Химическая реакция может быть усовершенствована использованием материалов с высоким содержанием амилозы. Обычно крахмал на основе восковой кукурузы имеет небольшую реакционноспособную поверхность из-за недостатка содержания амилозы, однако при использовании способа предварительной активации происходит увеличение количества реакционноспособных участков на поверхности. Реакционноспособные участки образуются концевыми участками спиралей из деполимеризованного амилопектина.
На чертеже продемонстрированы реологические кривые смесей глютена и экструдированного риса с или без добавления агента-мостика.
Следующие кривые получены с помощью реометра (AR1000 - прибор ТА). Измерение выполнялось с помощью модуля из металлических пластин, расположенных с промежутком в 1 мм. G' (модуль упругости, выраженный в Паскалях) регистрировался как функция температуры образца, который нагревался или охлаждался с помощью эффекта Пельтье. Образец нагревался до 96°С (первая левая часть кривой), затем выдерживался при 96°С в течение 10 минут (точка, соответствующая началу оси абсцисс; изменение температуры 0°С) и затем охлаждался до 20°С (правая часть кривой).
Цель состояла в том, чтобы сравнить смесь глютена (G) и экструдированного риса (Rizinel) (G2) с такой же смесью с добавлением различных агентов-мостиков. Дополнительно смесь может быть также сравнена с глютеном, исследованным индивидуально. Смешиванием порошков с глицерином и водой была получена тестообразная масса и затем помещена между пластинами для измерения. Возможная конечная величина коэффициента текстурирования готового продукта представлена величиной G' в конце этапа охлаждения (последняя величина на правой кривой).
Агенты-мостики в этих примерах были выбраны так, чтобы представлять три основные группы химических соединений:
- Моно- и диглицеридные эмульгаторы
- Длинная углеродная цепь с конечными полярными группами (например, спирт)
- Комбинация гидроксильных и сульфгидрильных функциональных групп.
Агенты-мостики прибавлялись к смеси в концентрации 0,05% от общей смеси в случае Dafasoft, 0,5% в случае додекандиола и 10% в случае тиоглицерина. Из кривой видно, что добавление агентов-мостиков привело к более высокой величине G', чем величина G', полученная в смеси лишь глютена (G) и экструдированного риса (G2).
По сравнению со смесью сравнения без агентов-мостиков, додекан-1,12-диол обеспечил улучшение текстуры после охлаждения на 50%, а моно- и диглицеридная смесь (Dafasoft) - улучшение текстуры на 32%. Усовершенствование текстуры происходит вследствие построения глютен-крахмальной сетки, которая приводит к более высокой плотности образующейся однородной массы.
Тиоглицерин не дал значительного улучшения текстуры после охлаждения. Однако текстура смеси с добавленным тиоглицерином показала более значительную устойчивость к текстурным изменениям при температурах от 80°С до 20°С, указывающую на значительное взаимодействие между глютеном и экструдированным рисом при более высоких температурах. Кроме того, образование сетки из крахмала и глютена осуществляется медленнее, чем с другой смесью, и происходит в ходе этапа нагревания при более высокой температуре.
Реакционный процесс может состоять из химической реакции между реакционноспособным крахмальным материалом, белком и агентами-мостиками в присутствии других дополнительных материалов. В другом воплощении реакционный процесс состоит из химической реакции между реакционноспособными материалами и агентами-мостиками в присутствии других дополнительных материалов. Дополнительные материалы, например добавки, могут включать, по меньшей мере, одну дополнительную составную часть, выбранную из группы, состоящей из волокон, целлюлозы, бентонита, дикальцийфосфата, смеси нутриентов, реакционноспособного сахара, аминокислоты, и инертных или неусваиваемых наполнителей. Смесь может, кроме того, включать консервант. Подходящие примеры включают сорбат калия, сорбиновую кислоту, метил-пара-гидроксибензоат, пропионат кальция и пропионовую кислоту. Способы осуществления реакции, используемой для получения конечного продукта, включают следующее: экструзию, кулинарную термообработку, вспучивание, плющение, прессование под высоким давлением, обработку в микроволновых печах, ультразвуковую обработку, ферментативную обработку, раскатывание, литье, инжекционное формование, формование при повышенных температурах, обработку путем нарезки, обработку в сушильной камере, паровую сушку и воздействие импульсного электрического поля.
Способ производства съедобной композиции содержит этапы размещения в динамическом устройстве от около 10 мас.% до около 90 мас.%, по меньшей мере, одного источника предварительно активированного растительного крахмала и от 0,1 мас.% до 40 мас.%, по меньшей мере, одного агента-мостика, смешивания составляющих для образования однородной смеси и подвергания смеси динамической термообработке.
В предпочтительном воплощении способа к смеси добавляется, по меньшей мере, один источник белка.
Согласно воплощению способ осуществления реакции согласно настоящему изобретению предусматривает кулинарную обработку реакционноспособного материала составляющей продукта для получения продукта, имеющего желательную разжевываемость. Способ обеспечивает реакционноспособный материал, обрабатываемый в диапазоне разнообразных условий посредством изменения выбранных параметров кулинарной обработки, для получения продуктов с широким диапазоном текстур. Это позволяет получать пищевой продукт, такой как корм для домашних животных или снеки для домашних животных или угощение, который имеет длительную продолжительность жевания.
Способы по настоящему изобретению включают структурирование продукта или придание продукту формы в целом и не ограничиваются получением съедобных продуктов для домашних животных с длительной продолжительностью жевания. Продукты по настоящему изобретению имеют широкий диапазон текстур и демонстрируют высокую степень гибкости и прочности.
Широкий диапазон текстур делает возможным обеспечение таких пищевых продуктов, как усвояемый и безопасный корм для домашних животных, имеющий низкую калорийность и длительную продолжительность жевания. Кулинарную обработку предпочтительно осуществляют в экструдере, предпочтительно при низкой влажности или при полном отсутствии добавляемой воды. Способы динамической кулинарной обработки снижают затраты самым разнообразным образом, включая, но не ограничиваясь сокращением этапов способа, увеличенной пропускной способностью, уменьшением капитальных затрат и снижением стоимости сырья.
Продукт по настоящему изобретению, содержащий предварительно активированные крахмальные материалы, белки и агенты-мостики, имеет широкий диапазон текстур и показывает высокую степень гибкости и прочности. Характеристики этого готового продукта являются изменяемыми в широких пределах и зависят от того, каким образом контролируются параметры обработки. Например, конечный продукт будет зависеть от параметров экструзии, таких как температура цилиндра, конфигурация шнека, размер и форма выпускного отверстия, скорость вращения шнека и влажность материала перед обработкой. В области корма для домашних животных возможными применениями являются угощения для домашних животных, полусухие кормовые продукты для домашних животных, влажные автоклавированные кормовые продукты для домашних животных или сухие кормовые продукты для домашних животных.
В предпочтительном воплощении съедобная композиция согласно настоящему изобретению содержит источник предварительно активированного растительного крахмала в количестве от 30% до 50%, белок в количестве 0% до 40% и агент-мостик в количестве 10% до 30%, все величины даны в пересчете на сухое вещество.
Особенно предпочтительными съедобными композициями являются композиции, комбинирующие следующие компоненты:
экструдированный кукурузный крахмал (30%) / мороженое мясо (20%) / свиной желатин (10%) / полифенолы (3%) / глицерин (15%);
экструдированный кукурузный крахмал с высоким содержанием амилазы (35%) / мороженое мясо (20%) / свиной желатин (10%) / глицерин (86:20%);
вспученное цельное зерно кукурузы (30%) / свиной желатин (15%) / DATEM (5%) / сорбит (5%) / глицерин (86:12%);
высоковспученный кукурузный крахмал с высоким содержанием амилазы (35%) / свиной желатин (15%) / DATEM (5%) / сорбит (5%) / глицерин (86:12%).
Изобретение, таким образом, также обеспечивает способы получения съедобных композиций, которые имеют текстуру, требующую их разжевывания в течение продолжительного промежутка времени, прежде чем они становятся пригодными для проглатывания. Диапазон текстур, которые могут обеспечиваться, изменяется от очень жесткой до мягкой структуры. В некоторых применениях текстура может быть насыщенной воздухом и хрупкой. В одном воплощении конечный продукт является требующим продолжительного жевания. В другом воплощении конечный продукт не требует продолжительного жевания. В одном из воплощений съедобные продукты обеспечиваются для применения в качестве жвачки или угощения для домашних животных. Влажность конечного продукта находится в диапазоне от около 5% до около 85%. В одном из воплощений продукт является пригодным для длительного хранения. В другом воплощении продукт содержится внутри стерилизованного пакета. Продукт может принимать любую форму или очертания и быть любого размера.
Кулинарная обработка (нагревание) предпочтительно выполняется при низкой активности воды и в условиях низкой влажности. Перед кулинарной обработкой увеличенная в объеме крахмальная составляющая и компонент агента-мостика при использовании предпочтительно смешиваются для образования по существу однородной смеси, которая затем размещается в емкости для обработки. Предпочтительно смесь содержит от около 10 мас.% до около 90 мас.% крахмальной составляющей и более предпочтительно от около 40 мас.% до около 80 мас.% крахмальной составляющей. Предпочтительно смесь содержит от около 0 мас.% до около 50 мас.% воды. Более предпочтительно смесь содержит от около 1 мас.% до около 15 мас.% воды. Предпочтительно смесь содержит от около 0,1 мас.% до 40 мас.% компонента агента-мостика. Более предпочтительно смесь содержит от около 0,5 мас.% до около 20 мас.% компонента агента-мостика. В одном воплощении смесь содержит 11-22% компонента агента-мостика. В одном воплощении смесь содержит 10-19% компонента агента-мостика. В одном воплощении смесь содержит 15-30% компонента агента-мостика.
Следующие примеры представляют в качестве иллюстрирующих то, как используются способы, описанные выше.
ПРИМЕР 1:
Сухая смесь (% доля в общем рецепте) (Комбинация 1):
- 21% Увеличенный в объеме рис (RIZINEL EX 180)
- 15,6% Пшеничный глютен
- 3% Вспученные зерна пшеницы
- 3% Сорбит
- 3% Мука из птицы
- 15,6% Глицерин
- 21,9% Вода
- 16,9% Другие ингредиенты
Экструдирование выполняется при соблюдении следующих параметров:
- 300 об/мин
- SME = 240 кДж/кг
В альтернативных вариантах воплощения изобретения, наряду с другими комбинациями реакционноспособных крахмальных материалов, источников белка и агентов-мостиков, могут использоваться те же самые параметры экструзии, как описаны в таблице 1:
Таблица 1
Реакционноспособный материал
Источник белка
Агенты-мостики
Комбинация 2
RIZINEL EX 180: 33%
Пшеничный глютен: 25%
Глицерин 86: 20%
Комбинация 3
RIZINEL EX 180: 33%
Свиной желатин: 15%
Глицерин 86: 20%
Комбинация 4
RIZINEL EX 180: 33%
Пшеничный глютен: 25%
Сорбит: 5%-глицерин 86:15%
Комбинация 5
RIZINEL EX 180: 33%
Свиной желатин: 15%
Dimodan: 3%-глицерин 86:15%
Комбинация 6
RIZINEL EX 180: 33%
Пшеничный глютен: 25%
Dimodan: 3%-глицерин 86:15%
Комбинация 7
Обработанный высоким давлением рис: 30%
Пшеничный глютен: 25%
Эфир сахарозы и жирных кислот: 5%-глицерин 86: 15%
Комбинация 8
Высоковспученный кукурузный крахмал с высоким содержанием амилозы: 35%
Свиной желатин: 15%
DATEM: 5%/глюкозный сироп: 5%/глицерин 86:12%
Dimodan произведен Danisco, Копенгаген, Дания.
RIZINEL произведен Soufflet, SA, Valenciennes, Франция.
DATEM - аббревиатура сложных эфиров диацетилвинной кислоты и моноглицеридов.
ПРИМЕР 2:
В одном из воплощений продукта для угощения домашних животных. По определению угощение для домашних животных не является полной и сбалансированной по питательным веществам основной пищей. Это угощение производится экструдированием, следующим тому же рецепту, что описан в Примере 1, со следующими изменениями:
Сухая смесь (% доля в общем рецепте)
- 33% Увеличенный в объеме рис (RIZINEL ЕХ 150)
- 25% Пшеничный глютен
- 3% Вспученные зерна пшеницы
- 3% Мука из птицы
- 6% Другие ингредиенты (консерванты, вкусоароматические добавки, красители, средство, препятствующее отверждению)
Жидкая смесь (% доля в общем рецепте)
- 20% Глицерин
- 10% Вода
ПРИМЕР 3:
Ниже описано другое воплощение угощения для домашних животных. Рецепт идентичен примеру 2, за исключением свиного желатина, который является источником белка вместо пшеничного глютена. Вследствие замены глютена желатином, обеспечиваемый продукт имеет другую текстуру, которая более мягка по сравнению с угощением, описанным в примере 2.
Сухая смесь (% доля в общем рецепте)
- 33% Увеличенный в объеме рис (RIZINEL EX 180)
- 25% Свиной желатин
- 3% Вспученные зерна пшеницы
- 3% Мука из птицы
- 6% Другие ингредиенты (консерванты, вкусоароматические добавки, красители, средство, препятствующее отверждению)
Жидкая смесь (% доля в общем рецепте)
- 20% Глицерин 86
ПРИМЕР 4:
Ниже описано угощение для домашних животных в другом воплощении. Рецепт идентичен примеру 2, за исключением глицерина, замененного смесью сорбита и глицерина. Продукт должен иметь более длительную продолжительность хранения, чем угощение, описанное в примере 2.
Сухая смесь (% доля в общем рецепте)
- 33% Увеличенный в объеме рис (RIZINEL ЕХ 180)
- 15% Свиной желатин
- 3% Вспученные зерна пшеницы
- 13% Мука из птицы
- 6% Другие ингредиенты (консерванты, вкусоароматические добавки, красители, средство, препятствующее отверждению)
Жидкая смесь (% доля в общем рецепте)
- 15% Глицерин 86
- 5% Сорбит
ПРИМЕР 5:
В другом воплощении продукта для угощения домашних животных. Рецепт идентичен примеру 3, за исключением глицерина, замещенного смесью Dimodan (перегнанный моноглицерид) и воды. Это улучшит однородность продукта и реакционную способность между белком и увеличенным в объеме рисом.
Сухая смесь (% доля в общем рецепте)
- 33% Увеличенный в объеме рис (RIZINEL EX 180)
- 15% Свиной желатин
- 3% Вспученные зерна пшеницы
- 13% Мука из птицы
- 6% Другие ингредиенты (консерванты, вкусоароматические добавки, красители, средство, препятствующее отверждению)
Жидкая смесь (% доля в общем рецепте)
- 3% Dimodan
- 17% Глицерин 86
ПРИМЕР 6:
В этом воплощении рецепт идентичен примеру 5, за исключением свиного желатина, замененного пшеничным глютеном. Пшеничный плотен является более реакционноспособным, чем желатин. Поэтому однородность увеличивается еще больше.
Сухая смесь (% доля в общем рецепте)
- 33% Увеличенный в объеме рис (RIZINEL EX 180)
- 25% Пшеничный глютен
- 3% Вспученные зерна пшеницы
- 3% Мука из птицы
- 6% Другие ингредиенты (консерванты, вкусоароматические добавки, красители, средство, препятствующее отверждению)
Жидкая смесь (% доля в общем рецепте)
- 3% Dimodan
- 17% Глицерин 86
ПРИМЕР 7:
Это дополнительное воплощение данного изобретения. Рецепт идентичен примеру 1, за исключения Rizinel, замененного рисом, предварительно обработанным по технологии сверхвысокого давления, и глицерин заменен смесью из эфира сахарозы и жирной кислоты и глицерина 86. Применялась обработка сверхвысоким давлением. Обработка высоким давлением приводит к различной реакционной способности крахмала и приводит к созданию новых пластинчатых слоев крахмала более высокой плотности. Это является примером использования эфира жирной кислоты и сахарозы в качестве агента-мостика.
Сухая смесь (% доля в общем рецепте)
- 33% Рис, обработанный высоким давлением
- 25% Пшеничный глютен
- 3% Вспученные зерна пшеницы
- 3% Мука из птицы
- 6% Другие ингредиенты (консерванты, вкусоароматические добавки, красители, средство, препятствующее отверждению)
Жидкая смесь (% доля в общем рецепте)
- 5% эфира жирной кислоты и сахарозы
- 15% Глицерин 86
ПРИМЕР 8:
Производство осуществляется при соблюдении следующих параметров.
Следующие комбинации в течение 150 секунд смешивались в крутильном вискозиметре Rheomix 3000 со скоростью вращения роликового ротора между 60-90 об/мин.
После смешивания образовавшаяся в Rheomix тестообразная масса извлекалась и сжималась под давлением 18 кН в течение 3 минут. После одной недели выдерживания для стабилизации были проведены ТРА (Анализ профиля текстуры) и испытания на сжатие.
Реакционноспособный материал
Источник белка
Агенты-мостики
Вода и глицерин 86
Комбинация 1
RIZINEL EX 180: 25%
Пшеничный глютен: 75%
Нет
Вода: 10%Глицерин 86:31,25%
Комбинация 2
RIZINEL EX 180: 50%
Пшеничный глютен: 50%
Нет
Вода: 10%Глицерин 86:26,5%
Комбинация 3
RIZINEL EX 180: 75%
Пшеничный глютен: 25%
Нет
Вода: 10%Глицерин 86:21,75%
К рецептам добавлены агенты-мостики
АГЕНТ-МОСТИК
КОД
Кальций-стеариловый эфир
А
Многоатомный спирт
В
Эфир многоатомного спирта и жирных кислот
С
Эфиры моноглицеридов
D
Фенольная кислота
Е
Полифенол
F
Полисахариды
G
Аминокислота
Н
Ацетилглюкозамин
I
Полилактон
J
Примечание: Чем выше жесткость продукта, тем продукт жестче.
Чем выше коэффициент упругости, тем продукт эластичнее.
Следует понимать, что в описанные здесь предпочтительные воплощения могут быть внесены различные изменения и модификации. Такие изменения и модификации могут вноситься без отступления от объема настоящего изобретения и без умаления его предполагаемых преимуществ. Само собой разумеется, что такие изменения и модификации находятся в рамках прилагаемой формулы изобретения.