желатинированный кормовой продукт, сырьевой материал для изготовления этого продукта и способ его производства

Формула изобретения

1. Желатинированный кормовой продукт, включающий сырьевой материал животного или морского происхождения, включая отходы переработки, 0,5-5 мас.% альгината или пектина, источник кальция, стандартные кормовые ингредиенты, такие, как белки, липиды, углеводы, витамины, минералы, красящие вещества и другие, отличающийся тем, что указанный продукт содержит 80-98 мас.% рыбного или животного сырьевого материала, предварительно обработанного КОН и/или NaOH, KHCO₃, K₂CO₃, NaHCO₃, Na₂CO₃ или (NH₄)₂CO₃.

2. Желатинированный кормовой продукт по п.1, отличающийся тем, что указанный продукт дополнительно содержит до 10 мас.% рыбной муки или углеводов.

3. Желатинированный кормовой продукт по п.1, отличающийся тем, что указанный продукт представляет собой гранулы диаметром 15 мм и имеет прочность геля, составляющую 100-400, измеряемую как усилие в граммах для сжатия гранул на 2 мм 25-миллиметровым цилиндром.

4. Сырьевой материал для изготовления желатинированного кормового продукта, включающий сырьевой материал животного или морского происхождения, включая отходы переработки, предварительно обработанные КОН и/или NaOH, KHCO₃, K₂CO₃, NaHCO₃, Na₂CO₃ или (NH₄)₂CO₃ в количестве, достаточном для придания указанному сырьевому материалу рН 8-12.

5. Способ получения желатинированного кормового продукта, предусматривающий смешивание сырьевых материалов морского или животного происхождения, включая отходы переработки, альгината или пектина, а также источника кальция и стандартных кормовых ингредиентов, измельчение указанной смеси на кусочки любой подходящей геометрической формы, после чего ее подвергают кислотной обработке в ванне для осуществления желатинирования, отличающийся тем, что используют сырьевые материалы, предварительно обработанные КОН и/или NaOH, KHCO₃, K₂CO₃, NaHCO₃, Na₂CO₃ или (NH₄)₂CO₃, перед добавлением альгината или пектина, после чего полученную смесь формуют в желаемую форму, а затем обрабатывают в кислотной ванне с образованием желатинированного продукта.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что указанные КОН и/или NaOH, KHCO₃, K₂CO₃, NaHCO₃, Na₂CO₃ или (NH₄)₂CO₃ добавляют в количестве, достаточном для придания указанному сырьевому материалу рН 8-12.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что применяют кислотную ванну, имеющую рН 2,0-5,5.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что желатинирование в кислотной ванне осуществляют в течение периода от 30 с до 12 ч.

9. Способ по п.5, отличающийся тем, что применяют кислотную ванну, содержащую муравьиную кислоту.

10. Способ по п.5, отличающийся тем, что в кислотную ванну добавляют источник кальция, предпочтительно CaCl₂.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к желатинированным кормовым продуктам, включающим сырьевой материал животного или морского происхождения, содержащий побочные продукты переработки, 0,5-5 мас.% альгината или пектина, источник кальция, стандартные питательные ингредиенты, такие как белки, углеводы, липиды, витамины, минералы, красители и т. д. Данное изобретение также включает способ производства указанных продуктов и соответствующее средство для их изготовления.

Данный способ включает смешивание сырьевых материалов морского или животного происхождения, содержащих побочные продукты переработки, альгинат или пектин, источник кальция и стандартные кормовые ингредиенты. Полученную смесь измельчают на частицы любой подходящей геометрической формы, после чего ее подвергают кислотной обработке в ванне для осуществления желатинирования.

Желатинированные кормовые продукты используют при разведении рыбы, однако при этом имеются некоторые проблемы, относящиеся как к сырьевым материалам, так и к конечному продукту. Сырьевой материал на практике ограничен применением свежей или замороженной рыбы и побочными продуктами ее переработки, измельчаемыми перед смешиванием с альгинатом. Данный факт означает невозможность применения консервированного сырьевого материала, что делает производителя продукта зависимым от доступности свежего сырьевого материала круглый год, оборудования для замораживания и т.д. Другая проблема связана со стадией гранулирования. Сырьевой материал содержит значительное количество воды, поэтому возникает необходимость добавления связывающих воду агентов для получения гранул, имеющих требуемую прочность, перед их помещением в ванну для желатинизации. Одним из способов решения данной проблемы является добавление существенного количества муки, в основном пшеничной и рыбной. Однако это приводит к разбавлению продукта и в результате к снижению количества желательных компонентов, таких как жир и белок, а также к слишком высокому содержанию углеводов, нежелательному при кормлении рыбы. Кроме того, добавление таких связывающих воду агентов повышает стоимость продукта.

Желатинированный влажный корм, используемый в настоящее время, имеет еще одно ограничение, заключающееся в том, что его необходимо употребить в течение нескольких дней, возможно, одной недели после получения, в зависимости от температуры. Поэтому рыбоводы приготавливают корм для немедленного использования. Испытывали замораживание гранул, и это работает, однако это дорого, а при размораживании гранул возникают серьезные проблемы.

В литературе описано несколько видов желатинированных кормовых продуктов и способов их получения. Так, WO 95/28830 описывает осуществляемый при температуре окружающей среды способ производства влагоустойчивого корма для водных животных, включая рыбу и ракообразных. Ингредиенты корма, альгинат и свежую воду смешивают в виде суспензии, содержащей 0,5-10% альгината. Полученную суспензию затем подвергают воздействию двухвалентных катионов для получения водостойкого геля альгината, из которого после этого формуют гранулы корма. Перед стадией желатинизации в суспензию предпочтительно вдувают контролируемое количество воздуха или азота для того, чтобы придать необходимую удельную плотность гранулам, формуемым обычными способами, такими как нарезка, нарубка, распыление или экструдирование при низком давлении и температуре окружающей среды. Несмотря на то, что перед желатинированием не применяют высокую температуру, смешивание и экструдирование, что позволяет избежать потери витаминов и т.д., весь процесс является дорогостоящим, а конечная стадия гранулирования усложняет его.

Норвежский патент 95894 также описывает смешивание ингредиентов корма в воде и добавление водорастворимого альгината, соли кальция и ингибитора, например фосфата, для получения гелеобразной непрерывной массы. Ингредиенты влажного корма и альгинатную смесь экструдируют в виде нитей, подаваемых в ванну для желатинизации, которая содержит хлорид кальция, взаимодействующий с альгинатом, образуя желатинированный корм.

Из заявки на патент Норвегии 910390 известен подобный способ получения корма, имеющего необходимую структуру и плотность. Ингредиенты корма смешивают с альгинатом и карбонатом кальция, и при добавлении к этой смеси кислоты двуокись углерода выпускают при одновременном желатинировании смеси. Проблему гранулирования/экструдирования корма решают посредством экструдирования на той стадии, когда смесь является только частично желатинированной, а затем гранулы оставляют созревать в течение некоторого времени перед использованием, чтобы получить достаточно прочные гранулы. Такой способ избежать нарушения прочности геля во время гранулирования трудно проконтролировать, поэтому на конечной стадии созревания возникают такие проблемы, как снижение производительности, продление срока хранения и т.д., до того времени, как с гранулами можно будет безопасно обращаться.

Также известен коммерческий гранулированный желатинированный влажный корм "Рубин Фид" ("Rubin Feed") (http:/www.rubin.no), описанный в брошюре того же названия, автором которой является Stiftelsen Rubin, Pirsenteret, 7005 Trondheim, Norway, опубликованной в августе 1997 г. Такой корм включает около 70% рыбных отходов, около 10% рыбьего жира, около 5% муки из морских водорослей, содержащей альгинат, около 10% пшеничной муки, около 5% рыбной муки и небольшое количество витаминов, минералов, карбоната кальция и красящего вещества. Такой корм получают из свежей рыбы/рыбных отходов или замороженной рыбы/рыбных отходов. Сухие ингредиенты смешивают и гранулируют, после чего гранулы пропускают через ванну для желатинизации, содержащую слабую муравьиную кислоту. Корм может храниться в течение нескольких дней. Недостатком такого корма является необходимость добавления пшеничной и рыбной муки (15%) для получения нужной текстуры перед гранулированием и желатинированием. Кроме того, сырьевые материалы ограничены свежей/замороженной рыбой/рыбными отходами. Консервированная рыба не может использоваться.

Основной целью данного изобретения является преодоление проблем, связанных с использованием консервированного сырья или рыбного силоса, а также снижение необходимости применения связывающих воду агентов, таких как углеводы, и рыбной муки, не изменяя текстуру кормового продукта или гранулы.

Другой задачей является консервирование конечного продукта таким образом, чтобы гранулы корма можно было хранить по меньшей мере в течение 2-3 недель.

Еще одной задачей является исключение альгината или снижение его количества в продукте, не снижая его прочность в геле.

Задачей изобретения также является получение продуктов, имеющих высокое содержание жира и которые могут храниться длительное время без вытекания жира.

Наконец, задачей изобретения является получение сырьевого материала, имеющего пониженный и приемлемый уровень содержания бактерий, вирусов, грибков и паразитов и пригодного для получения желатинированного продукта.

Для решения различных вышеупомянутых проблем авторы данного изобретения начали изучать способы обработки сырьевого материала, которые бы позволили предотвратить потерю или уменьшение действия добавленного альгината и получить по меньшей мере такую же консистенцию промежуточного продукта во время гранулирования и желатинирования смеси в гранулы, имеющие твердую текстуру и консистенцию, по существу не растворимые в воде и свободно текучие. Консервирующий агент также должен быть совместим с конечным применением продукта. Оказалось, что консервирование кислотами, например муравьиной кислотой, создает значительные проблемы на последующих стадиях процесса. Предыдущие попытки получать гранулы непосредственно из измельченных рыбных побочных продуктов не имели успеха. Получение гранул с требуемой текстурой посредством желатинирования оказалось затруднительным только потому, что добавление альгината с последующим желатинированием не повышает в достаточной степени ни вязкости, ни конечной текстуры.

Поэтому добавление удерживающего воду или адсорбирующего агента, такого как экструдированная пшеничная и/или рыбная мука, считается необходимым для облегчения производства гранул на традиционных грануляторах. Поэтому делались попытки просто повысить рН вместо снижения рН сырьевого материала и получения результата путем добавления щелочи. Были проведены первоначальные испытания по добавлению КОН к измельченным рыбным побочным продуктам, при которых было неожиданно установлено, что добавление КОН придает сырьевому материалу более твердую текстуру, и повышение рН, вероятно, повышает способность сырьевого материала удерживать воду до такой степени, что вряд ли возникнет необходимость в применении обычных связывающих воду агентов. Кормовая смесь без кормовой муки может гранулироваться без желатинизации, происходящей в миксере. Кроме того, свойства альгината обеспечивают два преимущества. Альгинат лучше растворяется при более высоком рН, и расход альгината в смесителе благодаря желатинированию снижается из-за снижения содержания Са+. Поэтому снижается количество альгината, необходимого для последующего процесса желатинирования. Такое желатинирование может затем осуществляться в кислотной ванне, обеспечивая получение гранул улучшенной консистенции, неклейких и свободно текучих. Начало желатинирования при более высоком рН обеспечивает более эффективное желатинирование. Результаты и наблюдения во время первоначальных испытаний положили начало систематическим исследованиям данной идеи обработки сырьевого материала.

Сырьевые материалы, обрабатываемые согласно данной идее, включают, прежде всего, рыбные отходы и, обычно измельченную, целую рыбу. Порода рыбы не имеет значения, это могут быть различные виды трески, селедки, мойвы и т.д. При использовании таких сырьевых материалов для получения корма, например, для домашних животных, мясо и потроха животных также могут быть обработаны в соответствии с данным изобретением.

Применимые добавки для повышения рН включают КОН, NaOH, КНСО₃, К₂СО₃, NаНСО₃, Nа₂СО₃, (NH₄)₂СО₃, а также их смеси. К сырьевому материалу также может быть добавлена мочевина, чтобы улучшить консервирующие свойства продукта.

Было установлено, что сырьевой материал может быть законсервирован на несколько месяцев путем повышения рН до 12. Срок консервирования зависит от вида сырьевого материала и выбранного рН. Для улучшения консервирования могут использоваться дополнительные консерванты, такие как антиоксиданты.

Альгинатный компонент содержит любой из нескольких производных альгиновой кислоты. Альгинат принадлежит к группе неразветвленных, бинарных сополимеров (1, 4) связанных остатков b-D-маннуриновой кислоты (М) и -L-гулуроновой кислоты (G), имеющих широкое разнообразие структур и последовательностей. Применяемый в данном описании термин "альгинат" подразумевает любую степень чистоты, от технического альгината с низким содержанием чистого альгината и до высокочистых полимеров вышеуказанного химического состава. Термин "альгинат" также подразумевает все встречающиеся в природе полимеры как из коричневых водорослей, так и бактериального происхождения, а также модифицированный ферментами альгинат.

Также было установлено, что пектин может быть подходящим гелеобразующим агентом.

Желатинированный продукт по изобретению может иметь любую подходящую геометрическую форму. Таким образом, продукт, например, может иметь вид частиц, шариков, жгутов и даже больших пластинок.

Объем изобретения и его признаки указаны в формуле изобретения.

Желатинированный кормовой продукт по изобретению содержит 80-98 мас.% рыбного или животного сырьевого материала, предварительно обработанного КОН и/или NaOH, КНСО₃, К₂СО₃, NаНСО₃, Nа₂СО₃ или (NH₄)₂CO₃, а также может содержать 0-10 мас.% рыбной муки или углеводов.

В варианте, продукт имеет вид 15 мм гранул и прочность геля, составляющую 100-400, измеряемую как усилие (в граммах) для сжатия гранул на 2 мм 25 мм цилиндром.

Данное изобретение также включает средства для получения желатинированного продукта, включающие сырьевые материалы животного или морского происхождения, включая отходы, предварительно обработанные КОН и/или NaOH, КНСО₃, К₂СО₃, NаНСО₃, Na₂CO₃ или (NН₄)₂СО₃ в количестве, достаточном для придания сырьевым материалам рН 8-12.

Отличительные признаки способа по изобретению заключаются в применении сырьевых материалов, предварительно обработанных КОН и/или NaOH, КНСО₃, К₂СО₃, NаНСО₃, Na₂CO₃ или (NН₄)₂СО₃ перед добавлением альгината или пектина, после чего полученной смеси придают желательную форму, а затем обрабатывают в кислотной ванне, получая желатинированный продукт.

Применяемая кислотная ванна может иметь рН 0,5-5,5.

Желатинирование в ванне может продолжаться от 30 секунд до 12 часов.

Может использоваться кислотная ванна, содержащая муравьиную кислоту и/или минеральные кислоты.

В кислотную ванну может быть добавлен источник кальция, предпочтительно CaCl₂.

Далее данное изобретение описывают и поясняют следующие примеры и фигуры, на которых:

фиг. 1 - связывание воды в сырьевом материале в виде функции от добавленного КОН;

фиг.2 - прочность геля гранул в виде функции от добавленного альгината;

фиг.3 - прочность геля гранул в виде функции от рН и концентрации кислоты в ванне для желатинизации;

фиг.4 - прочность геля гранул в виде функции от концентрации альгината и добавляемого КОН;

фиг.5 - прочность геля шариков в виде функции от времени желатинирования в 5% муравьиной кислоте;

фиг.6 - связывание воды в измельченном говяжьем сердце в виде функции от процентного содержания КОН.

Пример 1

Измельченную селедку тщательно смешивают с КОН в количестве, необходимом для доведения рН до 10. Затем муку из морских водорослей, содержащую около 20% альгината, в количестве, соответствующем 5 мас.% от готового корма, также смешивают с сырьевыми материалами. Ингредиенты корма, такие как красящие вещества, витамины и т.д., также смешивают с сырьевым материалом на данной стадии и перерабатывают в кормовую смесь до тех пор, пока они все хорошо не распределятся, а альгинат не растворится. Затем смесь подают в гранулятор, а полученные жгуты из корма подают в ванну, содержащую 4% уксусную кислоту, рН кислотной ванны составляет 2,0, таким образом начиная желатинирование шариков. Было установлено, что степень желатинизации зависит от времени удерживания в ванне и величины рН. Уже при времени удерживания, составляющем около минуты, образуются прочные гранулы с устойчивой консистенцией. Применяя такую же смесь, проводят параллельный тест, за исключением того, что перед гранулированием не добавляют КОН. В данном случае жгуты/гранулы из гранулятора имеют гораздо более мягкую консистенцию, правильные гранулы не образуются и желатинированный продукт имеет меньшую прочность, чем продукт, полученный с добавлением КОН.

Пример 2

Данный пример иллюстрирует эффект связывания воды в результате добавления КОН к сырьевому материалу. Взвешенную рыбу с добавленным КОН и без него центрифугируют при 23430 G в течение 20 минут при 20^oС, а после центрифугирования записывают объем удаленной жидкости, состоящей из масла и воды, в виде процентной величины от первоначальной массы сырьевого материала. Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице I и на фиг.1.

Оказалось, что добавление КОН связывает воду до такой степени, что объем удаляемой жидкости существенно падает уже после добавления 0,5% КОН. Далее было установлено, что при добавлении КОН к сырьевому материалу удаляемая жидкость содержит только масло. При добавлении 2% КОН масло также оказалось связанным, поскольку во время центрифугирования жидкость отсутствовала. Подобные результаты были получены после обработки сырьевого материала NaOH. Эффект связывания воды после обработки рыбного сырья КОН или NaOH может быть использован для гранулирования ингредиентов продукта в гранулы, имеющие желаемую текстуру и твердость без желатинизации в миксере. Такое повышенное связывание воды и масла после добавления КОН, очевидно, является результатом миграции воды в структуру белка, повышая вязкость и таким образом стабилизируя капельки масла. Такой результат позволяет добавлять в корм больше масла без его последующего вытекания.

Пример 3

Данный пример иллюстрирует различные степени прочности геля кормовых гранул в виде функции добавляемого альгината. Желатинирование осуществляют в 5% муравьиной кислоте в течение ночи.

Прочность геля измеряют следующим образом.

Прибор: анализатор текстуры ТА-ХТ2.

Датчик: Р/25А (25-мм алюминиевый цилиндр с плоской поверхностью).

Скорость теста: 0,1 мм/сек.

Расстояние: сжатие на 2 мм.

Диаметр гранулы: 15 мм.

Результаты представлены в таблице II и на фиг.2. На фигуре количество альгината указано как процентное содержание альгината в виде муки из морских водорослей, содержащих около 20% альгината. Таким образом, 5% альгината в таблице соответствуют приблизительно 1% чистого альгината. Прочность геля выражена в виде усилия в граммах, прикладываемого для 2-мм сжатия гранул. Гранулы по изобретению сравнивают с гранулами коммерческого корма "Рубин Фид", содержащего 5% морских водорослей и 15% кормовой муки. К указанному корму КОН не добавляют, в то время как новые виды корма обрабатывают 1%, соответственно, 2% КОН вместо добавления кормовой муки.

Данный эксперимент позволяет сделать вывод о том, что количество альгината. может быть существенно снижено по сравнению с известным кормом "Рубин Фид" без снижения прочности геля в результате обработки сырьевого материала КОН.

Пример 4

Данный пример иллюстрирует влияние рН/концентрации кислоты в ванне для желатинирования на прочность геля в гранулах. Сырьевой материал обрабатывают 2% КОН, а время желатинирования составляет 2 минуты, рН измеряют на поверхности гранул через 24 часа после желатинизации. Прочность геля измеряют, как описано в примере 3. Результаты данных экспериментов представлены в таблице III и на фиг.3.

Из таблицы III и фиг.3 можно сделать вывод о том, что прочность геля существенно увеличивается, когда рН на поверхности гранулы снижается. Из таблицы III также следует, что рН ванны для желатинирования может быть снижено до очень низких значений (вплоть до нуля) и все-таки обеспечивать стабильные и хорошие результаты.

Пример 5

Данный пример иллюстрирует влияние добавляемого к рыбному сырью КОН на прочность геля и рН гранул. Результаты данных экспериментов представлены в таблице IV и на фиг.4.

Данные эксперименты позволяют сделать вывод о том, что прочность геля повышается с повышением рН сырьевого материала. Кроме того, очевидно, что прочность геля в корме "Рубин Фид" заметно падает при отсутствии кормовой муки.

Пример 6

Данный пример иллюстрирует влияние длительности желатинирования на прочность гранул. В экспериментах используют смеси, обрабатываемые 2% КОН, при этом рН в ванне для желатинирования составляет 2,0. Результаты данных экспериментов представлены в таблице V и на фиг.V.

Данные эксперименты позволяют сделать вывод о том, что прочность геля существенно повышается при увеличении времени желатинирования.

Пример 7

Данный пример иллюстрирует эффект добавления щелочи, когда сырьевой материал представляет собой измельченное мясо и/или отходы переработки животных. Измельченные говяжьи сердца, но без связывающей воду муки, смешивают с 1% альгината, соответственно добавляя 2% КОН. Полученную смесь можно хранить в течение продолжительного времени или загружать непосредственно в ванну для желатинирования, содержащую ионы кальция и муравьиную кислоту. Данный эксперимент показывает, что добавление КОН приводит к связыванию воды таким же образом, как и в рыбном сырье. Визуальное наблюдение процесса желатинирования выявляет такое же действие, как и для рыбного сырья, приводя к получению неклейких и нерастворимых гранул. Однако такой специфический вид сырья имеет более прочную исходную текстуру, чем рыба или побочные продукты переработки животных. Соответственно, прочность геля трудно определить способом, применяемым в вышеописанных примерах.

Такой вид животного корма особенно применим для кормления домашних животных, таких как кошки, собаки и т.д.

Прочность геля, указанная в таблице в виде усилия в граммах для 2-мм прессования, измеряется таким же способом, как описано в примере 3. Результаты данного эксперимента представлены в таблице VI и на фиг.6.

Настоящее изобретение позволяет решить основные проблемы, касающиеся часто используемых сырьевых материалов для желатинированного корма. Получены гранулы, имеющие желаемую текстуру и прочность гранул без разбавления продукта связывающими воду компонентами, такими как пшеничная или рыбная мука, как это в корме "Рубин Фид". Новый продукт также может быть получен с меньшим количеством альгината, чем обычно, без снижения прочности геля. Как продукт, так и промежуточные средства, содержащие сырьевой материал, обработанный щелочью, могут быть подвергнуты длительному хранению. Обработанное таким образом сырье соответственно подходит для сырьевого материала для желатинированных продуктов. Обработка также оказывает дезинфицирующее действие по отношению к бактериям, вирусам, грибкам и паразитам. Соответственно, по сравнению с любым известным влажным кормом, данное изобретение решает основные проблемы, связанные с такими кормами, мешающие использовать их при широкомасштабном промышленном разведении лосося.