营养组合物的制备方法

专利名称：营养组合物的制备方法
技术领域：
本发明涉及鱼用饲料的制备方法和所制备的饲料。
水产业，有时称为养鱼业，是一类快速发展的产业，而该产业对鱼食即饲料有日益增长的需求。目前鱼饲料的主要组分是海生动物蛋白质(呈鱼粉形态)和海生动物油(呈鱼油形态)。
现有技术中通用的术语“饲料”描述的是一种满足所要饲喂的动物的每日营养需求的产品，即其含有全部的必需营养物。与之对比的术语“饲料组分(feedstuff)”用来指全效饲料的一种组分，例如蛋白质或鱼油或含有必需蛋白质和油但不含适当维生素组分。这里所使用的术语“营养组合物”包括全效饲料和饲料组分。
在水产业中，特别是鲑鱼养殖和鲶鱼养殖中，使用饲用的颗粒料来作为饲料。这些颗粒饲料通常由鱼粉和鱼油来制备以致使原料的使用更有效。因此，例如将10kg鳞鱼直接用作饲料喂鳕鱼，能产生约2kg的鳕鱼，对应于约0.7kg的鳕鱼肉。如将10kg的鳞鱼加工成鱼粉和鱼油用作养殖鲑鱼的饲料，则产生约4.6kg的鲑鱼或2.8kg的鲑鱼肉。另外，能量产出明显加大鳕鱼肉对应于约3MJ，鲑鱼肉对应于约28MJ。
鱼粉和鱼油按如下方法制备，即蒸煮饲料的原料(鱼)，以及将蒸煮过的原料进行挤压以将其分离为三部分水；鱼油；和蛋白质。所述蛋白质部分即蒸煮和挤压过程残余的干燥固体是约70％的蛋白质、10％的脂肪和10％的水，将其粉碎以制成鱼粉。所述油部分可直接用于动物/鱼饲料生产中，或者也可提纯作为人用食品。
鱼油这个名称，更准确的可能应称为脂质；以下这两种名称均使用。
在颗粒饲料的生产中，鱼油可与植物油一起喷洒在由鱼粉制成的颗粒上，该颗粒也可含有植物碳水化合物。以这种方式可制备出脂质含量高达约35wt％的颗粒。脂质的优选含量应更高以对养殖鱼如鲑鱼有最佳的促生长作用。然而在温热的温度中，例如经历夏季，脂质自饲料颗粒中明显地渗出-500kg的包装布袋中可释出多达30至50kg的脂质。这不仅由于释出的油不能喂鱼而浪费鱼油，而且它会沾污饲料使之难于处理，它会堵塞自动加料系统(该系统常常用气动进料分配)，而且油飘浮在水面上对环境不利。
再有，将原料(鱼)加工分离出鱼粉和鱼油，然后再将它们混合来制备颗粒饲料，该加工过程要使用许多的能量和设备。
在NO903175(Hamre)中叙述了鱼饲料的另一种制备方法。在这种方法中，原料、如全鱼、鱼头、鱼内脏等，经粉碎、与面粉混合、造粒，然后在微波炉中烘烤，制备出浮于水中的颗粒，该颗粒的水分含量为10至30％。微波炉烘烤使蛋白质凝结并防止颗粒聚结，但脂质释出的问题没有解决，如果该颗粒不是要立即使用，则水分含量过高。对于稳定的颗粒鱼饲料，水分含量希望能低于10wt％。
我们现已发现，在加热和/或干燥之前如果对原料混合物进行乳化例如乳化成蛋黄酱似的稠度，则可制备出更好的饲料和饲料组分、特别是呈颗粒形态的饲料。如这样做，则脂质的含量可提高而不会发生脂质渗出的问题，并可制备出可稳定贮存的具有低水分含量的颗粒。
因而，一个方面，本发明提供了制备营养组合物的方法，所述方法包括乳化含生鱼的原料，加热和/或干燥所产生的乳液，优选加热所述乳液使其中的蛋白质凝结。
在本发明的方法中，所使用的生鱼可以是全鱼或鱼的部分，如内脏、头、尾部等，例如鱼切片后和取出内脏的废弃物。与需要消耗的营养成分种类相同的鱼不应用作生鱼。
除生鱼外，在进行乳化的原料中也可包含其它物质，例如鱼粉、鱼贮料(silage)(水解鱼)、植物碳水化合物(例如小麦粉、玉米粉等)、鱼油、植物油、着色剂、维生素、矿物质、药物(如抗生素、促生长剂等)、和植物蛋白质，具体的是贮存蛋白质，最具体是谷朊。
这些附加的物质可用来给用该营养组合物饲喂的动物提供平衡的营养物，如维生素和矿物质；它们可用来调整脂质/蛋白质平衡，例如当所使用的生鱼的脂质含量低时，可使用鱼油或植物油来增加脂质含量；它们可以如着色剂那样用来使所喂养的鱼更接近于野生鱼的肉质，这对于养殖的鲑鱼来说是特别希望的；或它们可用来提高或保护接受该饲料的动物的健康，如在使用抗生素时。但使用植物贮存蛋白质、特别是谷朊是很有利的，因为它明显且意外地改进产物的组织、物理强度和脂质保持能力。
因而，包含这些附加物质的本发明方法在一个优选实施方案中的产物是一种全效饲料，尤其是粒状饲料或呈颗粒形态(如粉末、谷粒或粗粉形态(meal form)的饲料或饲料组分。
进行乳化和加热的物质应具有足够高的蛋白质含量以在加热时能凝结。典型的蛋白质含量是以干重计的30至60wt％，如35至55wt％，优选38至45wt％，最优选约40wt％。在所述蛋白质中，高达100％都可是鱼蛋白质，优选至少50％来自于生鱼。但高达50wt％的蛋白质可是植物蛋白质，优选谷朊。谷朊特别优选占总蛋白质重量的0至40％，例如5至40％，更优选5至30％，如10至30％，或15至25％，最优选10至20％。用这样的谷朊是优选的，即它不是只含碳水化合物的小麦粉。
进行乳化的物质的高蛋白质含量由于用作乳化剂而还可用来强化乳液的形成。另外，这种作用可选择性地通过使用至少一种具体的乳化剂来增强。
乳化的并优选凝结的混合物优选的脂质含量以干重计为15至55wt％，更优选20至40wt％。这可完全来自生鱼；但通常高达25％的总的脂质可来自添加的植物油或鱼油。适用的油和鱼油包括得自鳕鱼、鳞鱼、鲱鱼、西鲱(sprat)、兰鳕鱼(blue whiting)、玉筋属鱼、挪威鳕、大豆、油菜籽(oilseedrape)、芥菜籽、向日葵、红花等的油。
维生素、着色剂、药物和矿物质通常只生成小部分乳化和凝结的混合物，例如，以干固体计的高达10wt％。适用的量可容易地从适当的剂量和接受该饲料组分的动物的饲料消耗率来计算。
碳水化合物，如可消化的植物淀粉例如小麦淀粉通常占进行乳化和蒸煮的混合物干重的至高达20％，优选5至15％。
乳化和蒸煮的混合物的水分含量通常为40至75wt％，例如55至75wt％或60至70wt％，但最优选45至60wt％。在蒸煮并干燥后，该含量优选减少至0.5至70％，特别优选2至10％，更特别是在饲料组分使用前进行贮存的情况下水分含量减少至3至8％。
在本发明的方法中，乳化的混合物优选按如下方法来制备，粉碎、切碎或剁碎生鱼，如全鲱鱼、西鲱、鲭鱼或鳞鱼，然后在外加物质中混合，如小麦淀粉、混合维生素、谷朊(如来自小麦和/或玉米的)和着色剂(如用于鲑鱼饲料的虾青素或斑蝥黄(cantaxanthin))。这种粗混合物然后进行乳化，例如使用微型切割机(microcutter)，如Simo Industries A/S of Denmark的Simo Microcutter MC250/115 PFVB175SS。
在Simo Microcutter中，混合物经4和2.5mm孔隙的模板以最高达6吨/小时的速率来进料，并通过旋转刀片进行乳化。所得到的乳液含有最大尺寸(如直径)为约1至50μm的油滴，并且基本上不含较大的固体颗粒，即大于50μm的颗粒，除骨粉(bone fragments)通常可为200-500μm之外。用光学显微镜可见的大于5μm的固体颗粒(除骨粉以外)的比例(如以体积计)小于这一尺寸或更大尺寸的油滴的比例，例如至少小10倍，更通常至少100倍。如上所述，该乳液通常具有蛋黄酱似的稠度。通过光学显微镜观察，所述混合物的全部或基本上全部组分呈连续的含水相或不连续的油相。切碎和粉碎生鱼的固体颗粒、特别是肉纤维和大的骨碎片，可容易地从所制备的预乳化混合物中区分开来，在所述预乳化混合物中，乳液中主要是固体颗粒，脂质液滴大于乳液中的液滴。
在乳化后，所述混合物优选经受部分真空(如0.1至0.9巴)处理以减少所夹带的气体的量。这可避免饲料浮于水中，因为漂浮饲料不是盐水鱼养殖者所需要的。另外，这也减少了氧压(即氧含量)，从而减少了在组合物中脂质的氧化。而对养殖鲶鱼来说，需要漂浮饲料，所以脱气步骤可省略或不完全进行。最终饲料组分的密度需要大于0.6g/ml，优选大于1g/ml，更优选大于1.2g/ml。
在本发明的一种实施方案中，在乳化后，如果需要进行脱气步骤，然后，将所述乳液加热以使蛋白质凝结并产生可保持脂质的基物。这可按若干种方式来进行，例如经过加热表面、经过热空气干燥器、蒸气加热、用电磁辐射加热、红外加热等。但优选微波加热。
在加热步骤中，加热的温度和时间应至少足以使蛋白质凝结并产生包封脂质的基物。加热不必进行至显著减少所述混合物的水含量。一般，所述混合物的温度应达到50至100℃，优选高于78℃。
在实际中可容易地确定所需的加热程度，加热量太小，则乳液的颗粒软且易变形，它们会粘附在一起并聚结。在充分加热的情况下，可保持颗粒状、可输送且不聚结。过量加热是无益的，其破坏蛋白质质量并降低饲料组分的营养价值。
凝结蛋白质的加热步骤优选使用电磁(如微波)辐射来实现，例如在10至3000MHz的频率下，优选900至950MHz。辐射强度优选为0.025至0.5kW每kg/小时乳液产量，尤其是0.05至0.2KW/kg.h-1，更特别是0.075至0.15KW/kg.h-1。使用900至950MHz的微波频率优于使用更高的频率，这是因为其穿透乳液的能力增加。
在凝结步骤中，有利的是将水含量尽可能减少，并在随后的处理步骤中经过进一步干燥而达到所需的最终水分含量，例如使用热空气干燥。对于干燥、贮存稳定的饲料来说，最终的水分含量优选小于10wt％；而对于不经贮存即使用的饲料来说，高达30wt％的水分含量都是可接受的。水分含量可按通用方式来测定，例如使用红外水分分析仪如Mettler Toledo HR73Halogen Moisture Analyser。
在凝结步骤之前，最好将乳液优选挤出或以其它方式成形为片状物、或更优选形成2至40mm厚的“绳索”，尤其是直径为3至25mm的绳索。如需要，该乳液可成形为“颗粒饲料”；但一般优选将这种绳索在凝结步骤后切成颗粒。粒径可为2至30mm，优选3至20mm。
如通过挤出或以其它方式成形为片状物，可将凝结的乳液破碎成碎薄片，切成条片或以其它方式变成所需尺寸的颗粒。
特别是，在凝结之前需要将所述乳液形成片状物或绳索状；凝结、切成颗粒或条片或更小的片；在多腔(multi-sector)热空气干燥器中的穿孔带上进行干燥；如需要，破碎成碎片。特别优选在凝结前将所述乳液挤压成绳索状，进行凝结，切成球粒，并然后在多腔(multi-sector)热空气干燥器中的穿孔带上进行干燥。在一种优选实施方案中，在所述多腔干燥器的居前的腔中，气流从带的下部流过使颗粒分离，而在居后的腔中，气流从带的上部流过以加强干燥效果。最好是腔再靠后设置，有利于冷却干燥过的颗粒。
在本发明装置的这种实施方案中使用的干燥器简便的是多腔干燥器，如由Lindauer Domier GmbH，Lindau，Germany生产的用于干燥颗粒状污水污泥的那些干燥器。
在本发明方法的产物是饲料组分的情况下，可使用干燥器的范围很宽，如上述多腔干燥器，热空气转筒干燥器等。
在本发明的另一种实施方案中，在乳化后，及在根据需要进行的脱气步骤后，将乳液直接送入干燥装置中，从而形成粒状(如粉末、细粒或粗粉形态)的营养组合物。
干燥装置可以是高温干燥装置例如盘式干燥机，或是低温干燥装置如真空干燥器、喷雾干燥器或气流干燥器。对于干燥、贮存稳定的饲料粉来说，最终的水分含量优选小于10wt％；而对于不经贮存即使用的饲料或饲料组分来说，水分含量高达30wt％都是可接受的。
在一种特别优选的实施方案中，所述营养组合物是呈较细颗粒形态制备的饲料组分，如尺寸为2至5mm的颗粒，或特别呈粗粉形态，基本上不含植物碳水化合物和植物油。这种粉末或颗粒形态的饲料组分然后可用作由常规方法(如造粒或挤出)制备的颗粒饲料组分，其中有粘合剂和植物碳水化合物并添加鱼和/或植物油和上述的其它物质(例如维生素、药物、着色剂等)。鱼和植物油的添加可使最终产物中脂肪酸残余物(如ω-3和ω-6酸)达到所需平衡，所述最终产物可用作人或动物(如哺乳动物、鱼、爬行动物等)的食物或食物添加剂。
在干燥和冷却后，所述营养组合物可进行包装，例如包装于防水塑料容器如袋或筒中，以便于贮存或运输。
使用本发明方法制备的营养组合物是新颖的，其构成了本发明的另一方面。从这一方面来看，本发明提供了一种将含有生鱼的混合物进行乳化和凝结和/或干燥而制备的营养组合物。
另一方面，本发明提供了一种含鱼油和鱼蛋白质、优选凝结的鱼蛋白质的营养组合物，其基本上不含长度超过200μm的肌肉纤维片段，优选是含谷朊的组合物。
在本发明方法中所使用的装置也是新颖的，并构成本发明的又一方面。按照这一方面，本发明提供了用于制备营养组合物的装置，所述装置的一种实施方案包括制备生鱼混合物碎料的粉碎机；将粉碎的生鱼混合物转化为乳液的乳化器；使乳液凝结的加热器；和对凝结的乳液进行干燥的干燥器。
这种装置优选还包括混合器，用以将粉碎的生鱼混合物与其它可能添加的组分如维生素、油、矿物质、谷朊、淀粉等进行混合；脱气器，用以减少乳液中的气体含量；用于使所述乳液形成所需形态以便在加热器中进行凝结的装置，如为用于产生片状物的涂铺器，或用于产生乳液挤压物的挤压机；以及用于将凝结的乳液切割成所需形态的切割机，如用于对凝结乳液进行造粒的造粒机。
本发明装置的另一实施方案包括制备生鱼混合物碎料的粉碎机；将粉碎的生鱼混合物转化为乳液的乳化器；和对乳液进行干燥的干燥器。
这种装置优选还包括混合器，用以将所述粉碎的生鱼混合物与其它可能添加的组分如维生素、油、矿物质、谷朊、淀粉等进行混合；脱气器，用以减少乳液中的气体含量。
以下通过实施例并参照这些非限定性实施例及附图对本发明的方法、装置和产物的实施方案进一步进行叙述，其中


图1是实施本发明方法的装置的示意图；图2和3是在本发明方法中使用的乳液的光学显微照片；和图4是已经过粉碎和切碎但未进行乳化的生鱼混合物的光学显微照片。
参照
图1，其中图示的是一种用于实施本发明方法的装置1。生鱼(如全鲱鱼)由受料槽2通过螺旋送料器3传送至粉碎机4。粉碎的鱼从粉碎机4通过螺旋送料器5加入到螺旋混合器6中。在螺旋混合器6中，来自漏斗7的碳水化合物(小麦淀粉)、颜料、谷朊和维生素混合物与粉碎的鱼进行混合，所得到的混合物传送到缓冲混合罐8中。该混合物用泵9泵入到乳化器10中，在其中进行乳化。所述乳液传送到抽吸料筒11和真空罐12中，其中在0.7巴的压力下进行脱气。脱气的乳液经泵13泵入挤压机14中，挤压出12mm直径的乳状绳索物落在传送带15上。传送带15将脱气乳液绳索物输送经过915MHz下操作的微波炉16的三个加热室。将微波炉中的水蒸气除去并冷凝。将离开炉16的凝结的绳索物通过切割机17切成粒料，并通过带18将所述粒料传送至七腔干燥器19中。在干燥器19的头三个腔中，热空气向上流过载送粒料的多孔带20，在随后的四个腔中，热空气向下流过多孔带。在最后的腔中，冷空气在所述粒料中流过，随后对干燥和部分冷却的粒料进行筛分、冷却和装袋。
实施例1-形成乳液使用如下物料制备用于加入到
图1装置的微波炉中的乳液生的全鲱鱼 100重量份谷朊5.13重量份小麦淀粉4.30重量份维生素混合物0.08重量份着色剂 0.02重量份以这种方式制备出的生鱼与碳水化合物乳液的显微照片示于图2和图3中。可看出，所述乳液含有尺寸为1-50μm的油滴。作为对比，在图4中可见，如在Hamre(如上文)的步骤中一样对生鱼进行的粉碎和切碎不能得到这种乳液。
所述乳液以500kg/小时的流速经受75KW、915MHz的微波辐射，造粒和干燥至7％的水分含量。所得到的饲料颗粒几乎不发生脂质渗出。
实施例2-脂肪渗出试验为证实在本发明产物中脂肪的稳定性，进行如下的压力试验。
通过本发明方法制得的粉碎的颗粒饲料试样和鱼粉与鱼油充分混合的共混物试样在专门设计的试验装置中进行挤压。每种试样由400g原料构成，其脂肪含量约为干物质的43％。得到如下结果压力/巴4817试样碎颗粒饲料 000渗出量(g) 鱼粉/油混合物 28 46 58结果清楚地表明，本发明的产物在高达17巴的压力下未检测到脂肪渗出，而对比混合物在相同条件下失去超过33％的原始脂肪含量。
权利要求
1.一种制备营养组合物的方法，该方法包括将含生鱼的原料进行乳化，并将得到的乳液进行加热和/或干燥。
2.权利要求1的方法，其中加热所述乳液使其中的蛋白质凝结。
3.权利要求2的方法，其中将凝结的乳液进行干燥。
4.如权利要求2或3的方法，其中乳液是用电磁辐射、优选微波辐射加热的。
5.权利要求1或2的方法，其中使用盘式干燥器对所述乳液进行加热和干燥。
6.权利要求1的方法，其中用带式干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、或真空干燥器进行干燥。
7.权利要求2至4任一项的方法，包括如下步骤将所述乳液挤压成绳索物；将该乳液任选进行脱气；对形成的乳液进行加热以凝结其中的蛋白质；干燥已凝结的乳液；以及将干燥的乳液切碎成粒料。
8.权利要求1至7任一项的方法，其中要进行乳化的物料包含生鱼和谷朊。
9.一种经乳化和凝结和/或干燥含生鱼的混合物而形成的营养组合物。
10.一种含有鱼油和凝结的鱼蛋白质的营养组合物，该凝结的鱼蛋白基本上不含长度超过200μm的肌肉纤维段。
11.权利要求9或10的饲料组分或营养组合物，还包含贮存蛋白质的蛋白质，优选谷朊。
12.权利要求9至11任一项的饲料组分或营养组合物，其中脂质含量以干重计为15至55wt％。
13.权利要求9至12任一项的饲料组分或营养组合物，其中在干燥后的水含量为2至10％。
14.权利要求9至13任一项的饲料组分或营养组合物，其中在乳化后所述混合物经过部分真空处理。
15.权利要求9至14任一项的饲料组分或营养组合物，其中最终密度超过1g/ml。
16.一种制备营养组合物的装置，所述装置包括制备生鱼混合物碎料的粉碎机；将粉碎的生鱼混合物转化为乳液的乳化器；将乳液进行干燥的干燥器；和非必需设置的用来使乳液凝结的加热器。
17.权利要求16的装置，其中加热步骤是用电磁辐射，优选用微波辐射加热。
18.权利要求16的装置，其中加热和干燥步骤是用盘式干燥器或热空气干燥器。
19.权利要求16的装置，其中所述干燥步骤是使用热空气干燥器、真空干燥器、喷雾干燥器或气流干燥器。
20.权利要求16的装置，其中乳液直接转移到盘式干燥器、热空气干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器或真空干燥器中。
全文摘要
本发明涉及一种营养组合物、饲料或饲料组分的制备方法,该方法包括将含有生鱼的混合物进行乳化,随后加热和/或干燥所述乳液。
文档编号A23B4/03GK1345183SQ0080570
公开日2002年4月17日 申请日期2000年2月22日 优先权日1999年2月23日
发明者科贾坦·桑德尼斯, 比约恩·马基 申请人:西格瑞恩公司