专利名称：高蛋白、高脂肪的挤压沉降水产饲料的制作方法
技术领域：
本发明涉及本发明主要涉及制备高蛋白、高脂肪沉降水产饲料的方法，该饲料用于水产养殖可有效促进鱼类的生长。更具体地说，本发明涉及以下方法预处理蛋白质起始混合物，沿着挤压机桶体长度方向利用一低压带挤压该混合物，以加大最终挤出物的密度；该方法还包括在起始物或挤出物中添加脂肪的步骤，以使最终产品的总脂肪含量达约10-40重量％。
2．现有技术水产养殖正越来越成为一项重要产业，尤其是当人们对鱼及鱼产品的需求越来越大的时候。仅以鲑鱼为例，通常将其养殖在有界的海水池塘内，并喂以特殊的饲料以尽可能促进其生长。已知，为了最有效地促进鲑鱼的生长，其饲料必需具有很高的脂肪含量。同时，高效饲料的比重必须大于1以使其沉降，而且必须具有合适的硬度及其它特性，以诱使鲑鱼来食用这些饲料。
提供高蛋白和高油脂含量的较大的挤压颗粒以供鲑鱼养殖使用已经是已知技术。但是，这些颗粒是用小型、低容量设备生产的，而且所用的技术使得产品十分昂贵。所以，本领域需要一种更高效的技术来生产高蛋白、高脂肪沉降水产饲料，它可以进行大量生产，从而减低饲料成本，并且保持饲料特性恒定。
发明概述本发明克服了上述问题，提供了一种高效、高产量地生产大直径、高蛋白、高脂肪且形体完整的沉降水产饲料的方法。总的说来，本发明涉及首先提供一种起始混合物，其中含15-55重量％蛋白质(以约25-45重量％更好)和至少约1重量％淀粉(约7-15重量％最好)。先对起始混合物进行预处理，即添加水分并对起始混合物进行升温和搅拌。随后，经预处理的起始混合物被装入并通过挤压机，该挤压机具有长形桶体，桶体内具有长形、轴向转动、螺旋蜗杆搅拌器，并在最末端有一个挤压模头。这一处理形成一种比重大于1的自持型挤出物。在预处理起始物通过挤压机的过程中，在模头上游的桶体内形成一个低压环境，用以加大预处理起始物的密度。而且，整个方法包括在起始物和/或最终挤出物中添加脂肪的步骤，以使最终产物的总脂肪含量达约10-40重量％。所以，可以在开始时，在预处理过程中或在通过挤压机桶体时向起始物中添加液体脂肪；也可以在通过挤压模头后直接向挤出物中添加脂肪。
在特别优选的形式中，该方法包括如下步骤即测定从挤压机中出来的挤出物的密度，并根据该测量值调整挤压机桶体内的低压程度。一般来说，测量的是挤出物的体密度，并以该数据为指导来改变挤压机桶体内的压力环境。
在预处理步骤中，令起始物在约75-98℃(约90-97℃更好)的温度保温约150-200秒(170-190秒更好)。预处理的目的是在起始物进入挤压机桶体之前先将其湿润并部分熟化。较好的是，预处理后的物质其湿度约20-60重量％，约21-23重量％更好。
在挤压机中，经预处理的起始物质经受高温、压力和剪切处理。一般说来，桶体内的温度条件为最高温度约为50-95℃，约65-80°F更好。公称最大压力条件为约100-500psi，约150-30psi更好。挤压机桶体内较好的温度曲线是令预处理的起始物刚好在到达低压带之前被加热到最高温度。然后，物料的温度总体下降，低压带下游的桶体区域为成形区，物料在此被压缩，然后接受最后的挤压。
挤压机桶体内的低压带一般是通过在其中形成部分真空来形成的。所述的真空度约为2-15时水柱(H2O)，约7-13时水柱更好。
挤压后，可利用各种常规方法来干燥挤出物，例如利用多路干燥/冷却器。从模头出来的挤出物的湿度一般约为25-32重量％，约27-29重量％更好。
如上所述，本发明方法宜包含如下步骤即测定从挤压机中出来的挤出物的密度，并根据该测量值调整挤压机桶体内的低压程度。显然，该技术不局限于水产用高蛋白、高脂肪挤出物，而可有效用于多种以密度控制为重点的挤压技术中。所以，本发明的这一方面内容涉及提供用于挤压的起始混合物，起始混合物然后进入并通过挤压机和挤压模头，与此同时在挤压模头上游的桶体内形成一个沿原桶体长度方向的低压环境。利用挤出物的密度(以体密度为佳)为指导，调节桶体内的低压环境。
附图简述
图1实质上以图形方式显示了用于生产本发明饲料的优选挤压系统。
优选实施方案的详细说明总而言之，用于实施本发明的优选设备包括一挤压系统10，它主要包括预处理机12和5程挤压机14，挤压机配有一个桶体中部的排气/真空设备16。较好的是，整个系统10包括密度测量仪18，还可以配有微处理机控制器20，控制器20操作电机22,22则连接真空泵24；如图所示，真空泵42与设备16可操控地连接。
更具体地说，预处理机12是Wenger DDC预处理机(Wenger Manufacturing,Inc.,Sabetha,KS)或美国专利4,752,139(纳入本文作为参考)所述的类型。如本领域众所周知的，预处理机12用来在早期湿润起始的干成份，并将其熟化到一定程度。此外，在优选形式中，可以在预处理机中注入鱼油，和干组份一起与水和蒸汽混合。如图所示，出自预处理机的物料被直接送至挤压机14的入口。
在所示的形式中，挤压机14是Wenger TX85双蜗杆挤压机，它包括5个相互连通的管段26-34，共同形成管状桶体36，在桶体36内有一对相互啮合的、轴向转动的、用动力驱动的螺旋蜗杆(未显示)。挤压机类型如纳入本文作为参考的美国专利4,875,847所述。更具体地说，挤压机14包括入口段26，入口段26具有垂直物料入口38，入口38与预处理机12的出口可操控地连接。在第3管段30上开孔并承接设备16。出口段34配有所示的多孔模头40。管段28-34配有外部夹套，用于介质的加热或冷却循环；而且，这些管段还配有用于向挤压机桶体直接注入蒸汽和/或水分的入口。
使用时，桶体36内的螺旋蜗杆转动，将从入口38进来的预处理物料送至模头40的约束孔。在移动过程中，物料逐渐升温，受压并经受剪切，用于将产品熟化到要求的程度，并使挤出物形成要求的形状。为此，这种类型的挤压装置通常靠近模头40配有转动的刀具结构(未显示)，用来进一步分割从模头孔中出来的挤出物。
设备16是适用于在挤压机14运作过程中从挤压机桶体36中抽取气体的排气/真空设备。设备16在纳入本文作为参考的美国专利4,763,569中有全面的说明。但是，简而言之，设备16包括垂直罩42，其最底端是与管段30可操控地无损连接的管状部分44，上部是锥形部分46。安装在管段30上后，罩42的内腔48与桶体36的内腔连通。完整的上部26还包括罩42内的垂直内部蜗杆50。蜗杆50是有螺纹的，其作用在于基本上避免了固体物质从桶体36进入罩内。蜗杆50受电机52和直角传动器54的驱动而轴向转动。如图所示，排气管56从罩42的顶部伸出并与罩的内腔48连通。管56可以直接向大气排气，或者，较好的是，与真空泵24连接，后者由电机22操作。
密度测量仪18具有常规结构，它用来基本上连续或选择性地测量来自模头40的挤出物经分割后的体密度。然后，这样的体密度数据可以反馈回路的方式用于提高或降低通过设备16施加于挤压机桶体36的真空度。即，如果体密度太低，可提高真空度；如果体密度太高，可降低真空度。就此而言，本领域熟练技术人员显而易见的是，控制器20是具有常规结构和运作情况的，也可以是更为完善的微处理机控制系统的一部分，所述控制系统与整个系统10的运作相关联。无论如何，应该认为，提供测量仪18、控制器20、电机22和真空泵24使得根据来自挤压机的产品的体密度变化来选择性控制施加与桶体36的真空成为可能。
虽然没有显示出来，完整的系统10一般还包括常规干燥器，用于干燥挤出物，使其湿度下降到可供长时间保存和使用的被认可的水平。可使用多路Wenger干燥器获得良好的效果。或者，设备包括包涂设备，用于在挤出物的外部涂以液态脂肪。
以下实施例说明了本发明的优选过程。这些实施例只用于说明，不应将其中的任何内容认为是对本发明范围的限定。
实施例本发明进行了大量的挤压测试，来制造各种类型的沉降水产颗粒饲料。
表1列出了进行本实施例测试所使用的预处理机、挤压机和模头和刀具的结构。在所有情况下，就设备各相应部件而言，所用的零件编号都是WengerManufacturing,Inc.的编号。
表1
在第一系列的6次测试中，使用了三种配方的起始干组份。三种配方见表2。
表2
表3给出了第1至6次测试所用的设备、配方，以及所记录的预处理、挤压和最终成品的信息。表3中，“CW”表示为了冷却，在挤压机管段夹套内循环的是冷水；桶体中部真空信息指如前所述通过设备16抽吸而成的真空度。此外，在预处理阶段，以所示的速度在起始成份中注入鱼油(沙丁鱼油)。在第1至3次和第6次测试中，所有鱼油都被注入预处理机中，并被视为是“内部的”；在第4和5次中，部分鱼油注入预处理机作为内部鱼油，另一部分鱼油在颗粒经干燥后涂在其外部。
表3
又用另一系列的不同配方和条件进行了另一组测试(第7至10次)。表4显示了各自所用的基础制剂A或B，表5给出了完整的配方(编号4-23)。
表4基础制剂<
表5<
表6给出的是所用的设备、所记录的挤压条件和成品特性。在第7和第17次中，部分鱼油是在颗粒经干燥后涂在其外部的；在其它各次中，全部鱼油都被注入预处理机中。在第8和第17次，各测试有一部分没有在真空下进行，而是通大气进行的；非真空处理的产品较差。
表6
<
<
以下表格给出了在第7至30次测试中最终成品的组成和颗粒饲料的性能。
表7
<
>
另外还进行了两次挤压实验，方法与以上详细说明的相同。在每一次的过程中，桶体中部的真空源被关闭，以测试对最终颗粒的影响。其中第一(第31次)试验中，使用的是第11号配方(含15％内部脂肪)、2号挤压机结构和5号模头和刀具结构。在第31次的大部分过程试验中，桶体中部的工作真空为10时Hg。在运行中段将真空源关闭5分钟，造成桶体急遽升温。将这次运行中真空部分和关闭真空部分得到的产品收集起来，分析它们的细度(fine)。在真空关闭阶段，产品的细度为15.78重量％，但是在真空阶段，细度仅为5.13重量％。
在另一次比较测试中(第32次)，使用的是4号配方(总内部脂肪含量为30％)，上述预处理机结构、2号挤压机结构和4号模头及刀具结构。在运行的大部分过程中，桶体中部设备被维持在10时Hg，但是如上所述，关闭了一小段时间。真空关闭期间得到的产品具有91.5重量％细度，而真空阶段的产品其细度仅为19.05重量％。
测试细度的过程可参见Feed Manufacturing Technology IV,American FeedIdustry Association,Inc.,k1994,p.122，本文将其纳入作为参考。
权利要求
1．一种制备高蛋白、高脂肪沉降水产饲料的方法，它包括提供一种起始混合物，其中包含约15-55重量％和至少约1重量％淀粉；预处理起始混合物，即在其中加入水分并令起始混合物处于高温和搅拌条件下；令预处理混合物进入并通过一挤压机，该挤压机具有长形桶体，桶体内具有长形、轴向转动螺旋蜗杆，在其最末端有一个模头，用以形成比重大于1的自持型挤出物；所述的通过步骤包括在桶体内模头的上游沿其长度方向建立一个低压带，用于在所述桶体内加大起始混合物的密度；所述的方法还包括向所述起始混合物和/或挤出物中添加脂肪的步骤，使得挤出物的总脂肪含量达约10-40重量％。
2．根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤测定所述挤出物的密度，根据所述的密度测量值调节所述的低压度。
3．根据权利要求2所述的方法，其中的密度值是体密度。
4．根据权利要求1所述的方法，还包括在所述的预处理阶段向起始混合物中添加液态脂肪的步骤。
5．根据权利要求1所述的方法，还包括在所述的预处理过程中，将所述起始混合物在约75-98℃保温约150-200秒。
6．根据权利要求1所述的方法，还包括在所述的预处理阶段向起始混合物中添加脂肪的步骤。
7．根据权利要求1所述的方法，还包括将脂肪涂在挤出物表面作为表面涂层的步骤。
8．根据权利要求1所述的方法，还包括将所述挤出物的含水量调节至约25-32重量％。
9．根据权利要求1所述的方法，还包括在通过所述挤压机的过程中令所述经预处理的混合物处于高温、压力和剪切环境。
10．根据权利要求9所述的方法，其中所述的经预处理的混合物在所述的桶体内被加热至约50-95℃，并使其在其中受到的最大温度为约100-500psi。
11．根据权利要求9所述的方法，其中所述的物料在到达所述低压带前被加热至最高温度。
12．根据权利要求1所述的方法，所述的建立环境的步骤包括将所述带抽成部分真空。
13．根据权利要求11所述的方法，所述的部分真空约2-15时Hg。
14．根据权利要求1所述的方法，还包括干燥所述挤出物的步骤。
15．一种挤压方法，它包括提供一种起始物料；令起始物料进入和通过挤压机，挤压机具有长形桶体，桶体内具有长形、轴向转动螺旋蜗杆，在最末端有一个模头，用于形成挤出物；所述的通过步骤包括在所述的模头上游桶体内部沿其长度方向建立一个低压环境；测量所述挤出物的密度，根据密度测量值调节所述低压的程度。
16．根据权利要求15所述的方法，其中所述的物料在达到所述低压带之前被加热至最高温度。
全文摘要
生产高蛋白、高脂肪沉降水产饲料挤出物的方法:高蛋白起始物料先进行预处理,并通过挤压机(14);在挤压机桶体(36)内模头(40)的上游建立一个低压带,用于加大最终挤出物的密度。可以在过程的任何位点向起始混合物中添加脂肪,和/或将脂肪作为表面涂层涂在最终的挤出物上。较好的是,本方法还包括测定挤出物的体密度,并根据该值调节桶体低压环境的低压度。
文档编号A23K1/18GK1233153SQ97198824
公开日1999年10月27日 申请日期1997年9月30日 优先权日1996年10月16日
发明者L·G·温吉尔, B·W·豪克, E·J·奥斯特豪斯 申请人:温吉尔制造公司