BE1021681B1 - Visvoeder pellets en werkwijze voor het bereiden van dergelijke pellets - Google Patents

Abstract

Deze uitvinding betreft enerzijds een visvoer pellet, omvattende maximaal 10% vismeel, waarbij de pellet een mengsel van vitale tarwegluten en een eiwithydrolysaat omvat in een verhouding vitale tarwegluten: eiwithydrolysaat van 5 : 1 tot 20:1, en waarbij de tarwegluten gehalte varieert tussen 15 en 35 gew.% van de pellet. Anderzijds betreft deze uitvinding een werkwijze voor het bereiden van dergelijke pellets.

Description

VISVOEDER PELLETS EN WERKIJZE VOOR HET BEREIDEN VAN

DERGELIJKE PELLETS

Deze uitvinding betreft enerzijds visvoeder pellets, omvattende maximaal 10% vismeel. Anderzijds betreft deze uitvinding een werkwijze voor het bereiden van dergelijke pellets. De visvoerder pellets overeenkomstig deze uitvinding zijn in het bijzonder pellets gecoat met olie of vet. De olie- of vetcoating wordt aangebracht d.m.v. vacuüm.

Als gevolg van de groeiende vraag naar vis door consumenten over de hele wereld, is wildvangst niet in staat om de vraag te ondersteunen, waardoor de aquacultuur industrie zich snel ontwikkelt. Intussen zijn vismeel en visolie afkomstig van onverbruikte wildvangst onvoldoende geworden als de enige voederbron voor vis zoals zalm, forel, garnalen, zeebaars of zeebrasem, om slechts enkele soorten te noemen.

Als antwoord daarop werden gedurende de laatste decennia voortdurend visvoer formuleringen ontwikkeld die plantaardige eiwitten en oliën bevatten, dit ter vervanging van vismeel en visolie. De meest populaire plantaardige eiwitbronnen die gebruikt werden als vismeel vervangers in deze formuleringen werden geselecteerd uit sojameel, soja-eiwit concentraat, maïsgluten, erwteneiwit en vitale tarwe gluten.

Deze moderne visvoer samenstellingen worden meestal bereid in de vorm van pellets. Deze pellets worden gemaakt door de ingrediënten, zoals vismeel, plantaardige eiwitten en bindmiddelen zoals tarwemeel, eerst te malen en te mengen. Vervolgens wordt water toegevoegd en de resulterende pasta wordt geëxtrudeerd waarbij de afmetingen van de verkregen pellets worden gecontroleerd door de matrijs van de extrader. Deze pellets worden vervolgens gedroogd en olie of vet worden toegevoegd. Instellen van parameters zoals temperatuur en druk stelt de fabrikanten in staat om pellets te maken die passen bij verschillende visteelt methoden, bijvoorbeeld voeders die drijven of langzaam zinken.

Onder de plantaardige eiwitten gebruikt als vismeel vervangers, wordt vitale tarwegluten beschouwd als een waardevolle bron van eiwitten en als een pellet bindmiddel. In een studie van Storebakken et al., Gepubliceerd in Aquaculture (2000) p. 115-132, werd aangetoond dat vitale tarwegluten snelle groei ondersteunde. Daarbij werd vastgesteld dat tarwe gluten goed verteerbaar zijn, en dat de verteerbaarheid van vet of de beschikbaarheid van essentiële elementen of energie in Atlantische zalm niet negatief beïnvloed werd. Daarbij werd tot 50% ruw eiwit van vismeel vervangen door ruw eiwit van tarwegluten. De studie toonde ook aan dat vitale tarwegluten, zelfs op een niveau van 35% van de het aanwezige eiwit in het voeder, geen pathologische veranderingen in het darmepitheel veroorzaakte.

In een meer recente studie van S. Heiland et al., gepubliceerd in Aquaculture (2006) p.1363-1370, werd aangetoond dat vismeel vervanging door tarwegluten, in voeders voor Atlantische heilbot mogelijk was zelfs op een niveau waarbij tarwegluten tot 20% van het voeder vertegenwoordigde. Een verdere verhoging tot 30% was mogelijk als het voeder met lysine aangevuld werd.

Het effect van tarwegluten incorporatie op de pellet morfologie en op fysieke en functionele eigenschappen werd bestudeerd door Draganovic et al., en gerapporteerd in Aquaculture Nutrition (2012) (DOI 10.1111/anu 12029). De inclusie van vitale tarwegluten in visvoer pellets, onder de omstandigheden gebruikt tijdens deze experimenten, leidde tot een verminderde olie impregnatie en opname tijdens het coaten van de pellets, maar leverde wel sterke, zeer poreuze pellets op.

De invloed van de ingrediëntsamenstelling en de verwerkingsomstandigheden op de fysieke kwaliteiten van geëxtrudeerd hoge energie visvoer werden beoordeeld door M. Sorensen in Aquaculture Nutrition (2012) p.233-248. In de conclusies van dit artikel wordt gesteld dat de productie van pellets met voorspelbare kwaliteit een uitdaging is, omdat de fysieke kwaliteit van de pellet het resultaat is van de wisselwerking tussen een brede waaier van verwerkingsomstandigheden en verschillende ingrediënten. Onder deze brede waaier van procescondities, is energie-input er één. Deze energietoevoer bestaat uit twee fracties: thermische energie die ongeveer 2/3 en mechanische energie die ongeveer 1/3 van die energietoevoer vertegenwoordigt. Deze mechanische energie, gerapporteerd als specifieke mechanische energie (SME) wordt gegenereerd door wrijving van het deeg in het extrudervat, wanneer het wordt voortbewogen door de roterende schroef.

Tijdens het proces van de productie van visvoer pellets zijn een vermindering van het energieverbruik en een toename van de productiecapaciteit, zonder dat de kwaliteit van het geproduceerde materiaal beïnvloed wordt, allebei verbeteringen die wenselijk zijn vanuit economisch en technisch oogpunt. Tegelijkertijd dienen pellet eigenschappen als duurzaamheid, hardheid, uitbreiding, vetabsorptie en water stabiliteit evenwel optimaal te blijven teneinde geen negatieve invloed uit te oefenen of voeder opname en vertering.

Daarbij zal pellet hardheid en duurzaamheid de stabiliteit bepalen bij opslag en transport van de pellet, terwijl expansie en vetopname een invloed hebben op de zinksnelheid. Bij zalmachtigen, bevatten de commerciële groeivoeders meestal tot 400 g vet per kg voer. Uit de literatuur is het niet altijd duidelijk in hoeverre pellet hardheid de verteerbaarheid beïnvloedt: zo werd in de literatuur vermeld (Pillay & Kutty, 2005, Feed en Nutrition In:. Aquaculture: Principles and Practices, 2e EDN Pp.105-173, Blackwell Publishing) dat te harde pellets spijsverteringsstoomissen kunnen veroorzaken. Daarbij is het bekend dat de hardheid van de korrel toeneemt met de verwerking van plantaardige ingrediënten. (M. Sorensen, Aquaculture Nutrition, 2012). In deze publicatie, al eerder aangehaald, zijn waarden variërend tussen 40 en 80N genoemd. Daarom zou de controle van de hardheid een voordeel zijn, wanneer andere eigenschappen niet te veel veranderen.

Een doel van deze uitvinding is nu een visvoer pellet met een laag gehalte aan vismeel namelijk = <10% (van de totale samenstelling), dat als gevolg van zijn samenstelling (formulering), een regelbare hardheid vertoont.

Een ander doel van deze uitvinding is een werkwijze voor het bereiden van een visvoeder pellet met een voorspelbare kwaliteit warbij de werkwijze een positief effect op het energieverbruik tijdens de extrusiestap heeft, hetgeen resulteert in een verhoogde doorvoercapaciteit.

Het doel van de uitvinding wordt verkregen door een visvoer pellet, die maximaal 10% vismeel bevat, waarbij de pellet een mengsel bevat van vitale tarwegluten en een eiwithydrolysaat in een verhouding vitale tarwegluten: eiwithydrolysaat van 5:1-20:1. Daarbij varieert het tarwegluten gehalte bij voorkeur tussen 15 en 35 gew.% van de pellet. De pellet is bij voorkeur geïmpregneerd (gecoat) met olie of vet.

In zo'n visvoer pellet vervangen de tarwe gluten eiwitten, geheel of gedeeltelijk plantaardige eiwitten gekozen uit soja-eiwit concentraat, sojameel, maïsglutenmeel, erwt eiwit concentraat, aardappeleiwit of andere beschikbare eiwitbronnen zoals lupine zaadmeel, katoenzaadmeel, lijnzaadmeel of zonnebloemmeel. Deze lijst wordt niet beschouwd als beperkend, maar enkel als illustratie.

Andere bestanddelen die aangetroffen worden in visvoer pellets zijn graanmeel als binder, bij voorkeur tarwemeel, en een aantal mineralen en vitaminen.

Tijdens uitgebreid experimenteel werk door de aanvrager, met betrekking tot de vervanging van andere plantaardige eiwitten door vitale tarwegluten in visvoer samenstellingen die een laag gehalte aan vismeel bevatten (= <10% van de totale formulering) is nu verrassenderwijs waargenomen dat de vervanging van deze plantaardige eiwitten door tarwegluten eiwitten in dergelijke formuleringen heeft een positieve invloed heeft op het energieverbruik tijdens de extrusie stap, hetgeen resulteert in een verhoogde doorvoersnelheid. Daarbij wordt in het licht van deze uitvinding onder tarwegluten eiwitten verstaan, dat een mengsel van vitale tarwegluten en gemodificeerde tarwegluten gebruikt kan worden. Tegelijkertijd werd waargenomen dat de pellet hardheid gecontroleerd kan worden door het combineren van tarwegluten met een beperkte hoeveelheid eiwithydrolysaat, waarbij duurzaamheid (PDI) vetabsorptie en droogtijd van de pellets, niet noemenswaardig negatief beïnvloed wordt.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm volgens deze uitvinding varieert de verhouding vitale tarwegluten: eiwithydrolysaat in de pellet van 8:1 tot 14:1. Meer in het bijzonder bedraagt de verhouding vitale tarwegluten: eiwithydrolysaat 9:1 tot 12:1. Het gehalte aan tarwegluten eiwit in de pellet bedraagt bij voorkeur tussen 15 en 25 gew.% van de pellet, en preferentieel tussen 18 en 22 gew.% van de pellet.

In een meer voorkeurdragende pellet volgens de uitvinding wordt het eiwithydrolysaat gekozen uit plantaardig eiwithydrolysaat en / of dierlijk eiwithydrolysaat, waarbij plantaardige eiwithydrolysaten de voorkeur genieten. Onder deze plantaardige eiwithydrolysaten, genieten tarwe eiwithydrolysaten de meeste voorkeur. De eiwithydrolysaten kunnen worden verkregen door middel van standaard chemische of enzymatische processen die goed geïllustreerd in de stand der techniek.

Volgens een voordelige uitvoeringsvorm volgens de uitvinding bezit de pellet een hardheid van minder dan 40 N, bij voorkeur kleiner dan 35 N en een PDI van meer dan 94, bij voorkeur van meer dan 96,5.

De hardheid werd geanalyseerd door diametrale samenpersing met een Schleuninger tablet tester, in de literatuur beschreven door van der Poel in: Physical quality of pelleted animal feed: 1. Criteria for pellet quality (1996). Pellet durability index (PDI) werd gemeten door middel van de Holmen Pellet Tester NHP100, zoals beschreven op http://www.tekpro.com/holmen-portable-nhplOO.html. Daarbij wordt de analyse uitgevoerd over een periode van 60 sec.

Gecontroleerde hardheid, in combinatie met lage stofvorming (hoog PDI), is voordelig met betrekking tot de opname en de verteerbaarheid van het visvoer pellet voeden. Tegelijkertijd expansieverhoudingen werden tussen 20 en 30% gerealiseerd, waardoor een pellet met goede zinkkwaliteit bekomen wordt.

Een ander doel van de uitvinding wordt verkregen door een werkwijze voor het bereiden van visvoer pellets omvattende vitale tarwegluten en maximaal 10% vismeel, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: - het malen en mengen van vitale tarwegluten, vismeel en eiwithydrolysaat, tot een poeder mengsel; - toevoegen van water aan het poedermengsel en mengen totdat een pasta met een vochtgehalte van 28-32% gevormd wordt; - het extruderen van het verkregen pasta door een extrusie installatie bestaande uit een matrijs en een aantal meng- en kneed zones, samengesteld uit een aantal afwisselend voorwaarts en achterwaarts knedende schroefelementen, waarbij de temperatuur in de extrusie installatie verhoogd van 50 ° C bij de inlaat tot 150 ° C in de uiteindelijke kneedzone voor de matrijs; - het snijden van het geëxtrudeerde materiaal dat de matrijs verlaat, in poreuze pellets van een geschikte lengte; - het drogen van de poreuze pellets tot een vochtgehalte van 6 tot 10%; - het absorberen van voorverwarmde olie of vet in de poreuze pellets onder vacuüm, en - het afkoelen van de aldus verkregen pellets tot kamertemperatuur.

Aan het mengsel vitale tarwegluten, vismeel en eiwithydrolysaat, kunnen vanzelfsprekend nog andere ingrediënten toegevoegd worden, zoals graanmeel als binder, bij voorkeur tarwemeel, en verder mineralen en vitamines.

Bij de verwerking van de bovenstaand beschreven samenstellingen is verrassenderwijs vastgesteld dat de doorvoer van de extrader met ten minste 17%, bij voorkeur ten minste 25%, en liever met ten minste 30% vergroot kon worden, als gevolg van het gebruik van de vitale tarwegluten: proteïnehydrolysaat combinaties zoals geclaimd. Daarbij werd een formulering die 10% vitale tarwegluten bevat als referentie genomen.(zie referentie voorbeeld 1).

In een voorkeurs werkwijze volgens de uitvinding bedraagt de SME, gebruikt in de extrusie installatie, minder dan 180 kJ / kg. Bij voorkeur bedraagt de SME tussen 125 en 175 kJ / kg, en meer bij voorkeur bedraagt de SME in de installatie tussen 150 en 170 kJ / kg. De SME-waarde wordt berekend volgens de formule beschreven door Levine in Cereal Foods World, 1997, p.22 en herberekend vanaf kWh/kg in kJ/kg.

Volgens een voorkeurswerkwijze volgens de uitvinding bedraagt de temperatuur van het toegevoegde water tussen 10 °C en 30 °C. Bij voorkeur wordt geen extra stoom gebruikt.

Malen van de verschillende bestanddelen wordt uitgevoerd in een geschikte molen, zoals bijvoorbeeld een pinmolen, een roller molen, een turbo molen of een hamermolen, waarbij een hamermolen de voorkeur geniet.

Het geëxtrudeerde materiaal dat de matrijs verlaat wordt op een geschikte lengte gesneden.

De aldus verkregen poreuze pellets worden vervolgens afgekoeld, voordat ze geïmpregneerd worden met olie of vet in een pellet vacuüm coater. Daarbij worden pellets bereid met een olie/vetgehalte van 25 tot 40 gew.% op de pellet.

De uitvinding wordt hierna toegelicht aan de hand van een aantal voorbeelden. Deze voorbeelden moeten worden beschouwd als illustratie van de uitvinding en dienen niet beschouwd te worden als beperkend voor de beschermingsomvang van de uitvinding.

Alle experimenten werden uitgevoerd op een ZSK 25 type dubbelschroefsextruder van Coperion met een schroef configuratie bestaande uit een aantal afwisselend voorwaarts en achterwaarts knedende schroefelementen. De schroefsnelheid werd ingesteld op 130 t/min. en de zes compartimenten van de cilinder worden respectievelijk verwarmd, vanaf de inlaat, bij 50 °C, 70 °C, 90 °C, 120 °C, 150 °C en 150 °C.

Indien nodig, werden de verschillende ingrediënten gemalen met een hamermolen, tot een fijn poeder. Daarna werden alle ingrediënten gemengd en samen gehomogeniseerd met water om een pasta met 30% vochtgehalte te verkrijgen.

Deze pasta wordt dan geëxtrudeerd onder de eerder genoemde omstandigheden.

De aldus verkregen geëxpandeerde pellets worden vervolgens gedroogd tot een vochtgehalte van ongeveer 9% voor de coatingstap.

De coating met olie of vet wordt dan uitgevoerd in een pellet vacuüm coater (PG-10VC, Dinissen BV, Sevenum, Nederland), met behulp van vacuüm van 0,2 bar, en een verwarmde olie of vet bij 60 °C. Daarbij worden pellets met een olie/vetgehalte van 30,6 -31gew.% van de pellet bereid.

Volgende referentie samenstellingen en samenstellingen volgens de uitvinding werden gebruikt voor het bereiden visvoer pellets;

Referentievoorbeelden 1-3:

Referentie formuleringen bevatten geen proteïnehydrolysaat, zij het op basis van tarwe, of afkomstig zijn uit een andere bron.

Tabel 1: referentieformuleringen die 10, 20 en 30% vitale tarwegluten (VWG) op handelsproduct bevatten

Pellets bereid met deze samenstellingen van tabel 1, met de verwerkingsvoorwaarden hierboven beschreven, vertoonden de volgende eigenschappen:

Tabel 2: hardheid en PDI van de referentie pellets die 10, 20 en 30% tarwegluten (VWG) op handelsproduct bevatten

De SME-waarden voor de referentievoorbeelden 1-3 waren respectievelijk 189, 167 en 142kJ/kg.

Voorbeelden 4-7:

De volgende samenstellingen volgens de uitvinding bevatten vitale tarwegluten in combinatie met een plantaardig eiwithydrolysaat. Daarbij staat VWG voor vitale tarwegluten, HWG staat voor gehydrolyseerde tarwegluten, en HSP staat voor gehydrolyseerde soja-eiwit. Het gehydrolyseerde tarwegluten eiwit dat gebruikt wordt is Solpro 508, gecommercialiseerd door Tereos Syral en de gehydrolyseerde soja-eiwit is Estril 75, van Sopropêche.

Tabel 3: pellet samenstellingen volgens de uitvinding, bestanddelen worden uitgedrukt in % op commercieel product.

Pellets bereid, met behulp van deze composities van tabel 3, d.m.v. van de verwerkingsvoorwaarden hierboven beschreven, vertoonden de volgende eigenschappen:

Tabel 4: hardheid en PDI van pellets overeenkomstig de uitvinding

De SME-waarden van de voorbeelden 4-7 volgens de uitvinding respectievelijk 160, 164, 160 en 128 U/kg.

Het is duidelijk uit het bovenstaande dat de incorporatie van gehydrolyseerde plantaardige eiwitten resulteert in vergelijkbare hardheid en PDI-waarden ten opzichte van een referentie formulering die 10% VWG, bij het verhogen van het gehalte aan gluten.

Andere eigenschappen, zoals bulkdichtheid (van gecoate korrels), OAC (olieopnamecapaciteit) en zinksnelheid worden weergegeven in de onderstaande tabel 5. Daarbij worden deze waarden vergeleken met die van een referentie formulering die 10% VWG (referentie voorbeeld 1).

De OAC is in feite de "maximum oil infusie" tot pellets zoals beschreven in V. Draganovic et al., in Aquaculture Nutrition (2012) DOI: 10.1111/anu.l2029. Zinken snelheid wordt bepaald volgens de werkwijze beschreven in aquacultuur Nutrition (2012) vol. 18, p.233-248.

Tabel 5: buikdichtheid en zinksnelheid van de pellets overeenkomstig de uitvinding

Claims (10)

CONCLUSIES

1. Visvoeder pellet, omvattende maximaal 10% vismeel, met het kenmerk dat de genoemde pellet een mengsel van vitale tarwegluten en een eiwithydrolysaat omvat in een verhouding vitale tarwegluten: eiwithydrolysaat van 5:1 - 20:1.

2. Visvoeder pellet volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het tarwegluten gehalte varieert tussen 15 and 35 gew.% van de pellet.

3. Visvoeder pellet volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de verhouding vitale tarwegluten: eiwithydrolysaat varieert van 8:1-14:1.

4. Visvoeder pellet volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het tarwegluten gehalte varieert tussen 15 en 25 gew.% van de pellet.

5. Visvoeder pellet volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het eiwithydrolysaat wordt gekozen uit plantaardig eiwithydrolysaat en/of dierlijk eiwithydrolysaat.

6. Visvoeder pellet volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de pellets een hardheid van minder dan 40 N en een PDI van meer dan 94 heeft.

7. Werkwijze voor het bereiden visvoer pellets omvattende vitale tarwegluten en maximaal 10% vismeel, met het kenmerk dat de werkwijze de volgende stappen omvat: - het malen en mengen van vitale tarwegluten, vismeel en eiwithydrolysaat tot een poedermengsel; - toevoegen van water aan het poedermengsel en mengen totdat een pasta met een vochtgehalte van 28-32% wordt gevormd; - extruderen van de verkregen pasta door een extrusie installatie bestaande uit een matrijs en een aantal meng- en kneedzones, samengesteld uit een aantal afwisselend voorwaarts en achterwaarts knedende schroefelementen, waarbij de temperatuur in de extrusie installatie verhoogd wordt van 50 °C bij de inlaat tot 150 °C in de uiteindelijke kneedzone voor de matrijs; - snijden van het geëxtrudeerde materiaal dat de matrijs verlaat, in poreuze pellets van een geschikte lengte; - drogen van de poreuze pellets tot een vochtgehalte van 6 tot 10%; - absorberen van voorverwarmde plantaardige of dierlijke olie of vet in de poreuze pellets onder vacuüm, en - afkoelen van de aldus verkregen pellets tot kamertemperatuur.

8. Werkwijze voor het bereiden van visvoer pellets volgens conclusie 7, met het kenmerk dat de SME in de extrusie installatie minder dan 180 kJ / kg bedraagt.

9. Werkwijze voor het bereiden van visvoer pellets volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk dat de temperatuur van het toegevoegde water

10 °C tot 30 °C bedraagt.