JP3600641B2 - すぐれた耐破損性を有する押出成形し好性ドッグフード製品 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は押出成形ドッグフード製品とくに輸送および取扱い時に、すぐれた耐破損性を示す押出成形ドッグフード製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
犬の栄養状態と健康とはペットを扱う場合のもっとも重要な態様の一つである。犬の飼い主のほとんどは、犬にバランスのよくとれた健康によい飼料を与えたいと思っている。人々は自分自身の個人的栄養状態についてはるかに多く認識するようになってきているので、ペットフードおよびペットのし好物の形でバランスのとれた栄養を与えることが重要であるという認識が高まっている。
【０００３】
犬には、水、タンパク質、炭水化物、脂肪、ミネラルおよびビタミンを混合したバランスのとれた飼料を与える必要がある。ペットの飼い主はこの目的に作られた種々のスナック飼料を犬に日常的に与えている。それらスナック飼料の多くは一生の中のある特定の時期に対して栄養のバランスがとれているとはいえない。したがって、良好な健康に必要な栄養分のバランスを保ちながら、ペットの飼い主が犬にし好物として与えることができるドッグフード製品を提供することが企図されている。
【０００４】
１９９２年６月１６日出願の同時係属特許出願第０７／８９９，５３４号には、動物がかんだときに機械的清浄作用によって、動物の歯から歯石、菌種や歯垢を効果的に取り除く発泡性成層構造マトリックスを有する押出成形ペットフード製品が開示されている。この押出成形発泡性ペットフードは含水量が低く、炭水化物、脂肪、タンパク質および繊維含有成分ならびにビタミンやミネラルのような栄養調整成分の諸成分混合物から成っている。
【０００５】
ＳＮ第０７／８９９，５３４号のペットフード製品を調製する場合には、混合物を可塑化機械攪拌により揺動させ、さらに温度とせん断力のレベルを高めて、流動可能な塊にし、それを摩擦係数が僅か０．２の所定の直径を有するダイの中に押し進めて、発泡性成層状態の製品の連続ストランドを生成させることによって、諸成分混合物から個片を作る。個片になった製品は構造一体性が強くて、取扱い時に破損することがない。
【０００６】
し好性ドッグフード製品、すなわち成層状態にない製品の製造に、ＳＮ第０７／８８９，５３４号の組成および方法の条件を適用しようとすると、押出成形発泡性し好性ドッグフード製品は落下衝撃による破損に耐えるほどの構造一体性をもたないことが確められた。すなわち、し好性ドッグフードを包装した容器を、取扱いおよび使用中に落下させると、製品は衝撃内圧にうまく耐えることができなかった。カートン箱に包装したし好性ドッグフード製品について落下衝撃試験を行った。すなわち全重量の百分率として表わされた。破損個片の数は好ましくない破損率、すなわち１０％を上回り、６０％ないし８０％もの値を示した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、包装および取扱い時に耐破損性を有する、栄養分のある押出成形ドッグフード製品に対して、ペットフード業界の要望である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、強い構造一体性を示し、耐破損性のある押出成形し好性ドッグフード製品の製造方法に関し、そこで炭水化物、脂肪、タンパク質およびビタミンやミネラルのような栄養調整剤の諸成分混合物を、発泡状態にある成形物の連続ストランドとして押出す。発泡製品のストランドは、ストランドが押出機を出るときに個々の個片に分割される。次に個片は調湿熱風で乾燥され、約５ないし２５％の相対湿度、約１５０°Ｆ（６５．６℃）ないし約２５０°Ｆ（１２１℃）の乾球温度および約１０５°Ｆ（４０．６℃）ないし約１５０°Ｆ（６５．６℃）の湿球温度の雰囲気中で製品の含水量が約６ないし約１０重量％に低下し、個片は少なくとも１５分間該乾燥条件に曝される。
【０００９】
この発明の押出成形ペットフード製品は、固体で均質発泡性組成物である。落下衝撃試験で破損を調べると、破損％は約４−６％の範囲内にある。この発明の好ましい態様には、発泡性し好性ドッグフード製品が調製される諸成分混合物中に繊維含有成分が含まれている。約２ないし約１０重量％の繊維含有成分を含む押出成形し好形ドッグフード製品は３％未満の落下衝撃破損水準を示す。
【００１０】
添付図面とともにこの発明を説明する。
【００１１】
この発明の押出成形発泡性ペットフード製品は次のような典型的な栄養分を有する。
【００１２】
成 分 重 量 ％
炭水化物 約２０ないし約７０
タンパク質 約１２ないし約３０
脂 肪 約 ３ないし約２０
栄養調整剤（ビタミンおよびミネラル） 約０．５ないし約５
この発明の押出成形ペットフード製品を調製するのに用いることができる適当な成分は、通常、多量の、家禽副産物や完全乾燥卵のようなタンパク源から得られる動物タンパク質；ビートパルプ、粉砕した大豆および精製セルロースから得られる繊維；穀類、たとえば小麦、コーンや米のような炭水化物源によって与えられる炭水化物；および上質白色グリースや植物油のような脂肪源から得られる脂肪を含んでいる。少量の、ビタミン、ミネラル塩類、風味剤、着色剤および防腐剤も、また概して、栄養のバランスとおいしさを与えるためにこの発明のペットフード製品中に含まれている。この発明の方法に従って乾燥した好ましいし好性ドッグフード製品は下記成分の混合物から調製される。
【００１３】
成 分 重量％
コーン（粉砕） ４０−７０
セルロース繊維 ２−１０
家禽副産物ミール ２０−３０
白色グリース １−１０
無機塩類（ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＣａＣＯ_３ ） ０．５−２０
ビタミン ０．０１−０．２
微量ミネラル ０．０１−０．２
防 腐 剤 ０．０１−０．２
この発明の押出成形発泡性し好性ドッグフード製品を調製するには、栄養的にバランスのとれた飼料を得るように選んだ諸成分混合物を混合して、予備調整（すなわち予備調整室かまたは混合円筒内で調湿）し、そこで各成分を水蒸気と水分とに接触させる。次に調湿された混合物を、密閉された加熱可能なバレル内で軸方向に回転可能な一つ以上のらせん状移送スクリューを有し、かつバレル先端にダイのような狭い押出排出通路を備えた加熱可能な押出機の予備調整室内に導入する。
【００１４】
予備調整室内で、諸成分の混合物に、混合物の含水量を約１５ないし約３０重量％に調節するために、水蒸気および水分を加える。水分が調節された混合物は、次に、混合物を可塑化させる軸方向に回転するスクリューによって、押出機のバレル内で混合し、さらに前進させる。前進する塊は、可塑化した混合物を、押出機バレル先端に取付けた成形ダイの中を、所望の温度たとえば１００−２５０°Ｆ、および圧力、たとえば１００−１０００ｐｓｉで前進する流動可能な塊とするだけのせん断力を蓄積する。温度、せん断力および圧力の可塑化組合せは、押出機のバレル内を進むにつれて、混合物を加熱またはゼラチン状にするほどの高い圧縮および温度を混合物に加える。
【００１５】
この発明のペットフード製品をダイから押出すと、押出物中の水分は、過熱状態にあって、ダイを離れる押出物が急速に圧縮を解放されるので、急激に水蒸気に気化し、それにより脱離する水蒸気は膨張して押出物を発泡させる。この押出物は発泡性塊の太いストランドを形成し、それを回転ナイフや他の切断手段によって個片すなわちチップに分割する。次に温度および湿度を入念に制御した条件下でチップを乾燥させて、耐破損性の製品を得る。
【００１６】
最終のし好性ドッグフード製品を調製する場合に、発泡性押出個片の最終含水量がこの発明の重要な特徴である。好ましい耐破損性の製品を得るために、最終製品の含水量を約６ないし約１０％の範囲に調節する。含水量は約７ないし約９重量％に低下させるのが好ましい。６％を下回る水分量では、製品が極端に脆くなる。約１０％を上回る水分量ではカビの生育の危険性が著しく増大する。
【００１７】
所望の最終水分量に達するよう押出成形ペットフード製品を乾燥する工程において、乾燥温度と乾燥工程の時間の長さとの関係はこの発明のし好性ドッグフード製品を製造する場合の重要な特徴である。したがって、し好性ドッグフード製品の最終水分量を得るのに用いられる乾燥過程は極度に入念な温度および湿度の管理を必要とし、また満足すべき耐破損性を有する製品をつくるために比較的徐々に乾燥しなければならない。あまりに急速に、すなわちたとえば約２５０°Ｆ（１２１℃）を上回る高過ぎる温度で乾燥を行った場合には、押出成形品の乾燥個片すなわちチップは脆くて、高い破損率を示す。あまりに急速に行い過ぎる乾燥は押出したチップを「表面硬化させて」、製品に、微小亀裂線に沿って切断されやすくする内部微小亀裂を生じさせる。
【００１８】
押出しチップの含水量を減らすために、チップを乾燥機、たとえば相対湿度を約５ないし約２５％に調節した熱風調湿循環炉内で乾燥する。相対湿度（ＲＨ）は、空気中の蒸気圧と同じ温度における飽和蒸気圧との比として基準法で定義され、％として表わされる。これら相対湿度の条件は約１５０°Ｆ（６５．６℃）ないし約２５０°Ｆ（１２１℃）の範囲内の乾球温度および約１０５°Ｆ（４０．６℃）ないし約１５０°Ｆ（６５．６℃）の湿球温度で得られ、約１６０°Ｆ（７１．１℃）ないし約２１０°Ｆ（９８．９℃）の範囲内の乾球温度および約１１０°Ｆ（４３．３℃）ないし約１３０°Ｆ（５４．４℃）の範囲内の湿球温度が好ましい。
【００１９】
この発明の押出成形し好性ドッグフード製品の乾燥を約５ないし約２５％の範囲内の相対湿度、約１５０°Ｆ（６５．６℃）ないし２５０°Ｆ（１２１℃）の乾球温度および１０５°Ｆ（４０．６℃）ないし１５０°Ｆ（６５．６℃）の湿球温度で、好適に行うためには、少なくとも約１５分、好ましくは約２０ないし約１２０分、もっとも好ましくは約４５ないし約９０分の間、製品を該乾燥条件に曝すことである。
【００２０】
図１に、この発明の押出成形発泡性ペットフード製品を製造するのに用いることができる押出装置１０の一つの態様を示す。押出装置１０には予備調整装置１８の出口下方に配設された入口１６があるバレル１４を有する押出機１２があり、押出機１２には、また、ダイ区画２２を備えた出口がある。ホッパー１１は予備調整前に、諸成分をプレミックスするために設けられる。バレル１４は、図示のように、７つのバレル区分２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０を有するが、ただしこの発明の原理から逸脱せずにバレルの数を変えることができる。バレル区分は、押出機１２のバレル１４全体に長方形の内腔が存在するように内部連結している。バレルの内腔中には２つの同時回転溝付材料前進スクリュー（図示せず）が収容され、押出機バレル１４の長さの大部分に沿ってかみ合い、ダイ区画２２で終っている。スクリューは適正な速度で、ダイ２２を含む押出機集成体へおよび集成体を通過して材料を給送する。スペーサーリング２３は回転スクリュー（図示せず）の末端とダイ２２の隣接面との間に挿入される。スペーサーリング２３は、可塑化塊の流れがさらに一様になるように二つのスクリューの効果を減衰させるために小さなサージ部分を備えている。図１に示すような押出装置１０は、Ｗｅｎｇｅｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙから、たとえばＷｅｎｇｅｒ ＴＸ５２ Ｔｗｉｎ Ｓｃｒｅｗ Ｅｘｔｒｕｄｅｒとして入手可能である。図１に示す予備調整装置もＷｅｎｇｅｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｉｎｃ．によって製造されている。
【００２１】
この発明の発泡性押出成形し好性ドッグフード製品を調製するには、犬のし好物を押出成形する諸成分をまず、リボンミキサーのようなミキサーで混合して、ホッパー１１に送る。該成分には家禽副産物ミールのようなタンパク質材料；粉砕黄色コーンのような炭水化物ならびにビタミン配合物およびミネラル配合物がある。好ましい態様では、成分混合物中にビートパルプやセルロース繊維のような繊維含有成分が含まれる。混合成分は計量されて、予備調整装置１８に送られ、予備調整装置１８に約０．４ポンド／分（０．１８ｋｇ／分）ないし０．６ポンド／分（０．２７ｋｇ／分）の速度で直接送られる白色グリースのような脂肪と混合される。予備調整装置１８には、諸成分混合物がそこへ４ポンド／分（１．８ｋｇ／分）ないし１０ポンド／分（４．５ｋｇ／分）の速度で送られる。予備調整装置１８内に０．２ポンド／分（０．０９１ｋｇ／分）ないし０．６ポンド／分（０．２７ｋｇ／分）の速度で水蒸気を吹込むことによって混合物の温度を室温から１２０°Ｆ（４８．９℃）ないし２１２°Ｆ（１００℃）に上げる。予備調整装置１８内の総滞留時間は、概ね２分から１５分に及ぶ。
【００２２】
混合物を水蒸気と水とで予備調整すると炭水化物と繊維成分との水和が始まり、該水和は押出工程中の機械的加工で完了する。一旦諸成分と水との混合物を押出機のバレル１４に入れると、混合物はスクリューの軸方向回転によってバレル１４の長さ方向に前進する。混合物は継続的に押出機の中を進み、最後にダイ２２の中を進む。犬のし好成分混合物がバレル区分２４、２５、２６、２７、２８、２９および３０を通過するにつれて、混合して加熱される。回転移送スクリューによってダイ２２に移行した可塑化飼料成分混合物の蓄積は、ダイ開口部において混合物に約５０ないし約３００ｐｓｉの圧力を加える。
【００２３】
押出物ストランド３３はダイ２２を離れるときの含水量は約１５ないし約２５重量％の水分、好ましくは約１８ないし約２０重量％の水分である。押出されたストランド３３はダイを出ると水分の水蒸気への急激な気化によって膨張して、発泡構造を呈する。ストランドは長さ４６ないし５５ｍｍの個片すなわちチップに切断し、オーブン内に入れて、一定湿度条件下、たとえば相対湿度約５ないし約２５％、乾球温度約１５０°Ｆ（６５．６℃）ないし約２５０°Ｆ（１２１℃）および湿球温度約１０５°Ｆ（４０．６℃）ないし約１５０°Ｆ（６５．６℃）で少なくとも１５分間、一般には約２０ないし１２０分間、乾燥させて、チップの水分量を約６ないし約１０％の水分にまで下げる。
【００２４】
下記の特定ではあるが非限定の実施例によってこの発明をさらに説明する。
【００２５】
実施例
まず下記成分を混合することにより、この発明に従って、発泡構造マトリックスを有する組成物Ａと呼ぶ固体で栄養のバランスのとれたし好性ドッグフード製品を調製した。
【００２６】
成 分 重 量 ％
粉砕黄色コーン ５７．３８５
家禽副産物ミール ２６．３１５
セルロース繊維 ５．０００
上質白色グリース ５．７００
塩化ナトリウム ０．３３３
リン酸二カルシウム １．７１０
塩化カリウム ０．４０
塩化コリン ０．０９５
ビタミン配合物 ０．１０５
ミネラル配合物 ０．０３３
酸 化 鉄 ０．０２９
Ｅｔｈｏｘｙｑｕｉｎ（防腐剤） ０．０１９
＊セルロース繊維の平均長は６０ミクロン
諸成分（上質白色グリースを除く）をスクリーン寸法が３／６４インチのハンマーミルで微粉砕した後、リボンミキサーで２−３分混合した。
【００２７】
混合した混合物を、予備調整装置１８を備えたＷｅｎｇｅｒ二軸スクリュー押出機（形式Ｎｏ．ＴＸ５２）のホッパー１１に入れた。ＷｅｎｇｅｒＴＸ５２押出機は図１に概略示したような押出機であって、二つの回転可能で、溝付きの前進スクリューを備え、また、バレル区分は総計７区分で、スペーサープレートダイで終った。
【００２８】
含水量が１４．５％の混合物を６．５ポンド／分（２．９５ｋｇ／分）の速度で予備調整装置に給送した。予備調整装置内に０．６ポンド／分（０．２７ｋｇ／分）の速度で導入する水蒸気注入によって混合物の温度を１９０°Ｆ（８７．８℃）に上げた。予備調整装置内に０．７ポンド／分（０．３２ｋｇ／分）の速度で水を導入した。上質白色グリースは０．４ポンド／分（０．１８ｋｇ／分）の速度で予備調整装置に入れた。予備調整した混合物を押出機の供給帯域の入口１６に給送した。押出機のスクリューは４５０ｒｐｍの速度で回転していた。
【００２９】
押出機のバレル区分の温度を、第２、第３、第４、第５、第６および第７区分に対してそれぞれ１８０°Ｆ（８２．２℃）、１９０°Ｆ（８７．８℃）、２１０°Ｆ（９８．９℃）、２１５°Ｆ（１０１．７℃）および２３０°Ｆ（１１０℃）ならびに２３５°Ｆ（１１２．８℃）に保った。ダイは長さ５０．１ｍｍ幅２５ｍｍ、高さ９ｍｍの発泡ストランドの形をした押出物を放出した。ストランド製品は、押出物中の水分が水蒸気に急激に気化することによって、ダイから出ると、膨張した。水分量が１８重量％のストランドを切断して厚さ１０ｍｍのヘリが波状のチップとした。
【００３０】
次にチップを強制空気乾燥装置に移して、一定湿度条件下で水分量を８．８重量％に下げた。乾燥機は乾球の読みを２０５°Ｆ（９６．１℃）、湿球の読みを１２５°Ｆに設定し、それによって相対湿度を１３％に保った。押出製品は多孔トレー上に置いて、４５分間前記の条件に曝露し、それによって８．８％の最終含水量が得られた。
【００３１】
乾燥製品は直径５″で高さが８″の板紙製円筒形気密シール容器に詰め込み、充てん時の重量は５００グラムであった。
【００３２】
１週間の貯蔵後、密封容器に落下試験を行って、輸送または取扱い中にし好性ドッグフードチップを入れた容器を落下させたときに、し好性ドッグフード製品が衝撃内圧にうまく耐えられそうかどうかを確認した。落下試験では、し好性ドッグフードチップを入れた４８個の密封容器をカートン箱（１箱１２個）に納めて、３フィートの高さから連続３回箱を落下させた。その後、容器内のし好性ドッグフードチップの内容物を製品に損傷がないかどうかを調べて、破損％を求めた。破損％は破損した個片の数を各容器内の製品の総重量の％として表わして求めた。落下試験では１０％未満の破損率は良好とみなされた。
【００３３】
繊維含有成分として、組成物Ａの５％セルロース繊維分を５％ビートパルプ（組成物Ｂ）または５％の粉砕した大豆（組成物Ｃ）で置き換えて変更した点を除けば実施例の手順を繰返した。落下試験の結果を下記表Ｉにまとめる。
【００３４】

表１に記した結果は、ＲＨが１３％かつ乾球／湿球温度が２０５／１２５°Ｆ（９６．１／５１．７℃）において４５分間乾燥して、水分量を１０％未満にすることにより押出成形発泡性繊維強化し好性ドッグフード製品の落下衝撃破損を３％未満に減少できることを示す。セルロース繊維で強化した包装し好性ドッグフード製品は落下時の破損がもっとも少なかった。
【００３５】
実施例ＩＩ
下記の成分を用いて、実施例１の手順を繰返してし好性ドッグフード製品をつくった。
【００３６】
成 分 重量％
粉砕黄色コーン ６０．４１
ビールかす（Ｂｒｅｗｅｒｓ Ｒｉｃｅ） ３．００
家禽副産物ミール ２７．７０
塩化ナトリウム ０．３５
上質白色グリース ６．００
塩化カリウム ０．４５
リン酸二カルシウム １．８０
塩化コリン ０．１０
ビタミン配合物 ０．１１
ミネラル配合物 ０．０３５
酸 化 鉄 ０．０３
Ｅｔｈｏｘｙｑｕｉｎ ０．０２
種々のＲ．Ｈ．および乾／湿球温度において、時間の長さを変えて、し好性ドッグフード製品を乾燥し、水分量を６．０−８．８％にした。次に、乾燥したし好性ドッグフードを実施例１に述べたような落下試験にかけて、耐破損性を調べた。結果を下記表ＩＩに示す。
【００３７】
【表１】

表ＩＩに記載した結果から、この発明の方法に従って乾燥したとき繊維含有成分が存在しない押出成形発泡性し好性ドッグフード製品（試験番号１−２）は約４−５％の衝撃破損を示すのに反して、この発明の範囲外の温度、時間およびＲＨ条件で乾燥した同一製品（試験番号３−４）は好ましくない（２５％）破損率を示すことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のし好性ドッグフード製品を製造するのに用いる押出装置の略図である。

Claims (12)

1. 輸送および取扱い中の物理的破損を軽減させるし好性ドッグフード製品の調製方法において、炭水化物、タンパク質、脂肪および栄養調整剤成分を含む飼料混合物を、流動可能な塊に変えるのに十分な機械的圧力および熱を加えて加工し、塊をダイに通して発泡した押出生成物を得、押出物を個片に分割し、さらに個片を、相対湿度約５ないし約２５％、乾球温度約１５０°Ｆ（６５．６℃）ないし約２５０°Ｆ（１２１℃）および湿球温度約１０５°Ｆ（４０．６℃）ないし１５０°Ｆ（６５．６℃）の雰囲気中で乾燥して、最終水分量を約６．０ないし約１０．０重量％にし、個片は該乾燥条件に少なくとも１５分間曝露することを特徴とする方法。
2. し好性ドッグフード製品に繊維含有成分を包含させることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 繊維含有成分がセルロース繊維であることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 個片を約２０ないし約１２０分間乾燥することを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 個片を約７ないし約９重量％の含水量に乾燥することを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 飼料混合物が約２０ないし約７０重量％の炭水化物、約１２ないし約３０重量％のタンパク質、約３ないし約２０重量％の脂肪および約０．５ないし約５重量％の栄養調整剤の栄養分を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
7. し好性ドッグフード製品中に繊維含有成分が含まれることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 繊維含有成分が飼料混合物中に約２ないし約１０重量％の濃度で含まれることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 繊維含有成分がセルロース繊維であることを特徴とする請求項７記載の方法。
10. 繊維含有成分がビートパルプであることを特徴とする請求項７記載の方法。
11. 繊維含有成分が粉砕した大豆であることを特徴とする請求項７記載の方法。
12. 個片を乾燥条件に約２０ないし約１２０分間曝すことを特徴とする請求項７記載の方法。

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