DE3148658C2

DE3148658C2 - Verfahren zur Herstellung einer Futterfolie für die Heim- und Nutztierernährung

Info

Publication number: DE3148658C2
Application number: DE3148658A
Authority: DE
Inventors: Reinhard 4804 Versmold Brepohl; Rüdiger Ing.(grad.) 4520 Melle Heine
Original assignee: Tetra Werke Drrernat Ulrich Baensch 4520 Melle De GmbH
Current assignee: Tetra Werke Drrernat Ulrich Baensch 4520 Melle De GmbH
Priority date: 1981-12-09
Filing date: 1981-12-09
Publication date: 1984-03-01
Also published as: DE3148658A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine neuartige Trocknungsmethode von hitzeempfindlichen Futterfolien, wobei Infrarotstrahler mit hoher Oberflächentemperatur (500-900 ° C) eingesetzt werden, deren Strahlungsfeld von der zu trocknenden Folie in relativ kleinem Abstand rasch passiert wird. Hierdurch erfolgt extrem rasche und schonende Trocknung bei Durchlaufgeschwindigkeiten zwischen 10 und 250 m/min.

Description

Flockenförmige Futtermittel oder Futterfolien erfreuen sich bei der Heim- und Nutztierernährung steigender Beliebtheit da sie einfach dosier- und handhabbar sind, nicht stauben oder krümeln und gegenüber anderen FuUermischungen auch optische Vorteile aufweisen. Sie lassen sich z. B. mit attraktiven Flächenmustern und Farbtönungen versehen, die zur Unterscheidung verschiedener Futterfolienarten angebracht werden können oder einfach nur einen optischen Käuferanreiz darstellen.

Die Herstellung solcher Futterfolien stößt allerdings bisher auf größere Probleme, da zur Herstellung eines Futtermittelbreies, der zu einer Folie verarbeitet werden kann, erhebliche Mengen Wasser notwendig sind, die durch einen anschließenden Trocknungsvorgang wieder entfernt werden müssen.

Diese Trocknung muß schonend durchgeführt wer-

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Futterbestandteile, insbesondere des Protein- und Vitaminanteils, nicht zu vermeiden ist. Auf fertigungstechnische Schwierigkeiten stößt auch der Transport der Futterfolie nach der Ausformung, da diese im Gegensatz zu Papierbahnen oder Tabakfoiien in der Regel so brüchig ist — und auch sein soll — daß sie bei vertikalem Transport bereits durch ihr Eigengewicht zerreißt. Das bedeutet, daß eine Trocknung im Luftstrom allein aus dem Grunde nicht durchführbar ist, daß die Futterfolie von dem zur vollständigen Trocknung notwendigerweise starken Luftstrom zerstört wird. Darüber hinaus ist eine Trocknung durch Konvektion wenig effektiv und könnte nur bei extrem langen Trockenstrecken oder stark erhöhter Temperatür in unwirtschaftlicher Weise durchgeführt werden.

Eine Stabilisierung der Futterfolie durch zusätzliche Bindemittel scheidet aus, weil diese so weit gehen müßte, daß die Folie für die angestrebten Zwecke unbrauchbar wäre; die Tiere würden derart versteifte Futterfolien nicht mehr akzeptieren und sich an den scharfkantigen Rändern sogar verletzen.

Kontakttrocknungsverfahren, z.B. die übliche ¹VaI-zentrocknung, ist schon wegen des hohen Wassergehaltes des Futtennittelbreies ebenfalls wenig effektiv und läßt nur Bahngeschwindigkeiten bis zu 10 m/min zu.

Ein erheblicher Nachteil der Walzentrocknung besteht auch darin, daß diese nur bei relativ hohen Temperaturen wirtschaftlich durchführbar ist und diese Temperaturen durch Kontakt mit der heißen Trockenwalze über einen relativ langen Zeitraum unmittelbar auf die Futienniiielbestandteile übertragen werden, was, wie oben bereits aufgeführt zu unerwünschten Schädigungen führt Im übrigen klebt der Futterbrei während des gesamten Trocknungsvorganges fest an der Walze und wird anschließend abgeschabt Hierdurch können sich beim Schrumpfungsprozess die festen Bestandteile der Folie nicht optimal anordnen, was zu einer verminderten Stabilität des Films führt Da der auf die Trocknungswalze aufzutragende Brei dünnflüssig sein muß urd deshalb viel Wasser enthält, das beim Trocknen wieder entfernt werden muß, ist das Verfahren auch besonders energieintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Trocknungsverfahren für Futterfolien für die Heim- und Nutztierernährung, insbesondere für die Ernährung von Aquarienfischen zu entwickeln, das

bei geringem Energiebedarf,
unter hoher Durchlaufgeschwindigkeit der Folie,

ohne Schädigung der Struktur der Folie während des Trocken vorgangs, und

ohne Schädigung empfindlicher Nihrungsbestandteile durchgeführt werden kann.

Es wurde nun gefunden, daß zur Trocknung von Futterfolien eine intensive Infrarotbestrahlung ohne jede Schädigung der Nahrungsbestandteile bei Temperaturen derStraliiungsquellen von 600--900°C(WeIlenlänge 23—3,7 μπι) gesetzt werden kann.

Aus der DE-AS 26 33 659 ist es zwar schon bekannt daß Folienbahnen aus Rüben der Art Beta vulgaris in einem sehr kurzen Zeitraum mit einem Hitzeschock behandelt werden. Hierdurch wird jedoch die Materialbahn gebläht und in ihrer Struktur aufgelockert. Es handelt sich hier um einen ähnlichen Vorgang, wie er in der US-PS 35 02 479 bei der Herstellung von Snackprodukten beschrieben wird, die durch kurze und int/»nciuf» Infrarnt-Rpctrahhinc aiifpphläht wcrcipn

Es ist als überraschend zu bezeichnen, daß die obengenannten Denaturierungseffekte beim erfindungsgemäßen Verfahren, das bei wesentlich höherer Transportgeschwindigkeit der Futterfolie als beispielsweise in der DE-AS 2633 659 arbeitet, nicht auftreten.

Es ist auch überraschend, daß bei den hohen Geschwindigkeiten von 65 m/min, ja sogar 250 m/min, die Folienbahn nicht reißt, sondern daß trotz der hohen Temperaturen ein in der Struktur gleichmäßiges Produkt erzielt wird, dessen Nahrungsbestandteile nicht geschädigt sind.

Überraschend und auch für den Fachmann nicht vorhersehbar ist auch der Befund, daß trotz einer intensiven Bestrahlung der Futterfolien, ein Temperatur-

anstieg in der Folie erst erfolgt wenn der Wasseranteil, bezogen auf die Gesamtmasse unter 10% absinkt Bis zu diesem Trocknungsgrad wird die im IR-FeId eingestrahlte Energie bei relativ niedriger Temperatur praktisch vollständig und unmittelbar als Verdunstungs- > wärme verbraucht

Man kann deshalb den Abstand der unter einer IR-Strahlungsquelle durchlaufenden Folienbahn zu dieser Strahlungsquelle erstaunlich gering halten und dabei die Durchlaufgeschwindigkeit auf ein bisher nicht ι<· für realisierbar gehaltenes Maß erhöhen. Gleichzeitig wird die eigentliche Trockenstrecks so kurz Ί3 man im Vergleich mit dem bekannten Stand der T^iuik, von schockartiger Austreibung der Prozeßt'-ich-·- sprechen kann. Tatsächlich findet bei Durchfuhr. § des erfindungsgemäßen Verfahrens auf d~ entwickelten PiIot-Trocknungsaniage innerhalb v^^ 1,8 Sekunden eine Reduzierung der Prozeßfe',- *t~ von ca. 30% auf unter 8,5% (jeweils bezogen auf oie Gesamtmasse) statt Hierbei werden zwei Infrarotfelder ehier Wellenlänge 2<j von 2,5—3,7 um und einer Strahlungsleistung von je 29,075 kW in einem Abstand von nur ISO mm des Strahlers von der durchlaufenden Folienbahn eingesetzt

Die Folienbahn läuft hierbei mit einer Geschwindigkeit von ca. 65 m/min. Die Infrarotstrahler sind (in Laufrichtung) 750 mm lang und sind in einem Abstand von 500 mm nacheinander angeordnet

Daraus ist ersichtlich, daß die Durchlaufgeschwindigkeit auf der Pilotanlage gegenüber dem bekannter «> Stand der Technik bereits um 500% gesteigert werden konnte. Beim Transport wird die Folie über ein synchron mitlaufendes Transportband geleitet.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung einer Futterfolie für die Heim- und Nutztierernährung, wobei man einen pflanzliche und tierische Futtermittelbestandteile sowie Bindemitte¹ und gegebenenfalls Hilfsstoffe enthaltenden Brei bereitet den Brei, welcher einen Wassergehalt von weniger als 50%, bezogen auf die Gesamtmasse, aufweist, zu einer dünnen Folie auswalzt und anschließend durch kurzzeitiges Führen durch mindestens ein infrarotes Strahlungsfeld suf einen Wassergehalt zwischen 2 und 10% der Gesamtmasse trocknet, dadurch ge! ennzeichnet, daß man de Folie bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von mehr als 10 m/min innerhalb von 1 bis 5 Sekunden durch mindestens ein infrarotes Strahlungsfeld führt welches eine Oberflächentemperatur zwischen ^c00 und 900⁰C aufweist

Der Flitterbrei hat voi dem Walz- und Trocknungs-Vorgang bev orzugt einen Feuchtigkeitsgehalt von 25 bis 35% (bezogen auf die Gesamtmasse). Diese Masse enthält übliche und homogenisierte Tiernahrung mit

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gegebenenfalls unter Wasserzugabe ein Teig hergestellt werden kann, der sich mittels entsprechender Walzen und unter Anwendung ein^s Preßdrucks von 100—200 bar zu einer gleichförmigen Futterfolie verarbeiten läßt Durch Variation des Anpreßdrucks, des Walzenabstands, der Walzenumfangsgeschwindigkeiten und der Korngröße des Granulats kann die Qualität der Folie individuell beeinflußt werden. Als Druckwalzen kommen Friktionswalzen, Kalander, Walzenstühle oder ähnliche Vorrichtungen infrage, die imstande sind, eine homogene glatte Folienbahn zu <>5 erzeugen.

Die Dicke der Futterfolie sollte im Bereich zwischen 0,1 und 0,3 mm liegen. One Futterfolie, deren Dicke im Bereich «on 0,15 bis 0,2 mm liegt läßt sich erfindungsgemäß besonders gut verarbeiten.

1st die Folie erheblich dünner, so fehlt es am notwendigen Zusammenhalt der Futterteilchen, was zum Abreißen der Folie führt Wenn hingegen die Folie zu dick gepreßt wird, treten bei der raschen Trocknung und dem damit verbundenen Schrumpfungsprozeß Risse auf, die wiederum zur Instabilität der Folie führen. Darüber hinaus ist es bei zu dicken Folien schwer, eine gleichmäßige Trocknung zu erreichen. Im erfindungsgemäßen Bereich kann die Folie frei schrumpfen und wird dadurch besonders elastisch. Aufgrund der geringen Dicke der Folie und des geringen Gehalts an Bindemitteln läßt sich diese trotzdem von Tieren, z. B. Aquarienfischen ohne Verletzungsgefahr mühelos zerteilen.

Nach dem Verlassen der Druckwalzen -A-ird die Futterfoiie. z. B. über ein synchron laufendes Band durch das Strahlungsfeld, bzw. die Srranlungsfelder geführt Man kann jedoch auch auf ein synchr u laufendes Band verzichten und die Futterfolie über ein Grsbett oder ein dünnes Luftkissen leiten. Hierbei sind aber, um Bruch zu vermeiden, Turbulenzen, besonders an den Rändern der Futte;folie zu vermeiden.

Erfind· jigsgemäß hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Futterfolie nach dem Verlassen der Druckwalzen vertikal nach unten zu führen. Dies war bisher nicht möglich, da ein Abreißen der Folie durch ihr Eigengewicht nur vermieden werden kann, wenn deren Durchlaufgeschwindigkeit mindestens in etwa der Geschwindigkeit entspricht die die Folie in freiem Fall erreicht Durch die mit der neuen Technologie möglichen hohen Durchiaufgeschwindigkeit läßt sich dies verwirklichen. Im Falle der vertikalen Folienführung kann auf zusätzliche Transportmittel verzichtet werden. Gleichzeitig läßt sich die Gesamianiage rehr raumsparend anordnen.

Bei dieser speziellen Ausführung sind Durchlaufgeschwindigkeiten von 250 m/min erreichbar.

Die Strahlungsfelder werden durch flache Infrarotstrahler erzeugt, die an der Oberfläche eine Temperatur von 600—9OQ⁰C aufweisen. Sie werden etwas breiter gewählt als die Breite der Folienbahn und sind etwa so lang (in Richtung des Durchlaufes), daß die Verweilzeit einer Folie von 0.20 mm Dicke bei gegebener Geschwindigkeit von 1—5. vorzugsweise 2—3 Sekunden beträgt. Bei der gegebenen Temperatur von 600—900⁰C wirkt das von den Strahlern abgegebene Frequenzspektrum erfindungsgemäß praktisch nur auf die vorhandenen W.issermoleküle. d. h. die Futterteilchen selbst werden direkt kaum aufgeheizt, und da·= Wasser verdampft oder verdünstet vor einer wesentlichen Temperaturerhöhung des eigentlichen Futterantmlc C)2^rHü^c rf*cnlMArt pinr äiißprci nipHricrp uuirkcpmp Trockentemperatur.

Zur weiteren Beschleunigung des Trocknungsprozesses, zum Transpc-t und zur besseren Führung der Folie kann man mittels feiner Düsen in oder um die Oberfläche der infrarotstrahier eine schwache laminare Gas- (Stickstoff, Kohlendioxid) oder Luftströmung erzeugen.

Besonders wirksam ist es, zwei oder mehr Strahlungsfelder in geringem Abstand (03— 1,0 m) aufeinander folgen zu lassen und das gebildete, über der Oberfläche der Futterfolie schwebende, feuchte Luftpolster durch eine schwache laminare Luftströmung, die durch entsprechende Düsen erzeugt wird, zu entfernen.

Der Abstand der Foüe vom Infrarotstrahler ist

abhängig von der Durchlaufgeschwindigkeit und der Länge der Strahlungsfelder, d. h. von der Verweildauer der Folie im Strahlungsbereich und der Oberflächentemperatur der Infrarotstrahler. Weiterhin beeinflußt natürlich der ursprüngliche Feuchtigkeitsgehalt und die s Dicke der Folie den zu wählenden Abstand. Wird der Abstand unter 50 mm gewählt, erfolgt die Verdunstung ungleichmäßig und so rasch Und intensiv, daß am futtermittel Verbrennungen auftreten können* außerdem treten die Stabilität der Folie beeinträchtigende to Inhomogenitäten und Risse auf.

Als günstig hat sich ein Abstand von etwa 150—250 mm erwiesen. Bei größeren Entfernungen sinkt die wirksame Strahlungsleistung zu sehr ab. als daß eine wirtschaftliche Trocknung erreicht werden könnte. (5

Die ßestrahlungsdauer der Futterfolie sollte demnach möglichst im Bereich von 1—5 Sekunden liegen. Bei kürzerer Bestrahlungsdauer sind infolge der zu raschen Wärmeeinwirkungen Zerstörungen der Folie zu erwarten, eine längere Dauer ist in der Regel nicht mehr wirtschaftlich — es sei denn, man bevorzuge aus anderen Gründen eine besonders langsame Trocknung, etwa im Fall der Herstellung von speziellen Folien, die gegen eine rasche Schrumpfung empfindlich sind.

Die oben beschriebenen Parameter sind jedenfalls so 2 > aufeinander einzustellen, daß die Folie beim Verlassen des letzten Strahlungsfeldes den für eine längerfristige Lagerung notwendigen Trockengrad nicht überschreitet.

Der Wassergehalt einer normalen Futterfolie sollte jo im Bereich zwischen 2 und 10%, bevorzugt 5—7% der Gesamtmasse betragen.

Die Zusammensetzung und die Herstellung eines erfindungsgemä3 einsetzbaren Futtermittelteiges für Zierfische ist in der DE-OS 28 24 042 beschrieben. Die ü optimale Zusammensetzung wird von der Art der Futtermittel beeinflußt und muß deshalb im Einzelfall empirisch ermittelt und gegebenenfalls durch Zugabe von Binde-und/oder Gleitmitteln modifiziert werden.

Fn den F i g. 1 bis 3 wird die für das Herstellungsverfahren benutzte Vorrichtung näher beschrieben.

Figur 1

Die. die im Kasten 1 befindlichen (nicht dargestellten) Friktionswalzen verlassende Folienbahn 2 wird über eine Umlenkrolle 9 vertikal nach unten abgelenkt und durch die von beiden Seiten wirksamen Infrarotstrahler 5 geleitet. Über die öffnungen 10 und die angeschlossenen Düsen 11, bzw. Ansaugöffnungen 12der Kammer4 wird in Pfeilrichtung ein Luftstrom geführt, der auf der Folie 2 eine durch Pfeile 3 angedeutete laminare Strömung erzeugt Diese Strömung verbessert die Führung der Folie und unterstützt die Trocknung. Nach Passieren einer zweiten Trctcknungszpne 6 wird die Folie auf ei'rie (nicht dargestellte): Walze aufgewickelt oder zerkleinert.

Figur 2

Die waagrechte Anordnung unterscheidet sich von der Anordnung gemäß Fig. 1 im wesentlichen nur durch das synchron mit der Folie bewegte Transportband 7.

Figur 3

In dieser Anordnung wird die Folie in Pfeilrichtung über ein Luftkissen bewegt, das durch die Lauffläche verteilte Düsen in der Luftkammer 8 erzeugt wird und die Folie nach Art des Hoover-Prinzips geringfügig anhebt und transportiert

Beispiel

200 kg einer Mischung pflanzlicher und tierischer Futtern, itelbestandteile werden mehlfein gemahlen (Korngröße ca. 100μπι) und zu einer 30% Wasser enthaltenden krümeligen Masse verarbeitet. Diese wird mit einer eiweiß- und polysaccharidhaltigen Bindemittellösung versetzt und in einem Mischer während 3 Minuten vollständig homogen verrührt Nach dem Rühren wird die Mischung 20 Minuten sich selbst überlassen und dann über ein Walzenpaar mit einem Druck von 200 bar zu einer Folie von 0,18 mm Dicke verpreßt. Die Folie wird über eine Umlenkrolle vertikal nach unten durch eine Bestrahlungszone geführt

Die verwendeten Infrarotstrahler sind gemäß F i g. 1 angeordnet und auf eine Oberflächentemperatur von 700⁰C eingestellt. Der Abstand der Folie von den Strahlenoberflächen ist auf 18Cmm gehalten. Die Folie hat eine Durchlaufgeschwindigkeit von 1,8 m/s. Die Trockenzone ist 150 cm lang.

Die so erhaltene Futterfolie besitzt oine Restfeuchte von 83%.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Futterfolie für die Heim- und Nutztierernährung, wobei man einen pflanzliche und tierische Futtermittelbestandteile sowie Bindemittel und gegebenenfalls Hilfsstoffe enthaltenden Brei bereitet, den Brei, welcher einen

. Wassergehalt von weniger als 50%, bezogen auf die Gesamtmasse, aufweist, zu einer dünnen Folie auswalzt und anschließend durch kurzzeitiges Führen durch mindestens ein infrarotes Strahlungsfeld auf einen Wassergehalt zwischen 2 und 10% der Gesamtmasse trocknet, dadurch gekennzeichnet, daß man die Folie bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von mehr als 10 m/min innerhalb von 1 bis 5 Sekunden durch mindestens ein infrarotes Strahlungsfeld führt, welches eine Oberflächentemperatur zwischen 600 und 900° C auf weist

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie beim Führen durch mehrere Strahlungsfelder in den Zwischenräumen zwischen den Strahlungsfeldern mit einem trocknenden Gasstrom von mindestens Raumtemperatur beaufschlagt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Folie horizontal auf einem Gasbett führt

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichncc, daß man die Folie vertikal und mit einer Geschwindigkeit führt, die mindestens der freien Fallgeschwindigkeit Jer Fol~- entspricht