فرآیند تولید غذای حیوانات خانگی و کنترل کیفیت: غذای پف کرده خشک

اکثر صاحبان حیوانات خانگی به حیوانات خانگی خود غذای تجاری حیوانات خانگی می دهند. زیرا غذای تجاری حیوانات خانگی دارای مزایای تغذیه جامع و غنی، غذا خوردن راحت و غیره است. با توجه به روش های مختلف پردازش و محتوای آب، غذای حیوانات خانگی را می توان به غذای خشک حیوانات خانگی، غذای نیمه مرطوب حیوانات خانگی، و غذای کنسرو شده حیوانات خانگی تقسیم کرد. با توجه به بافت، غذای حیوانات خانگی را می توان به غذای مخلوط، غذای مرطوب نرم و غذای خشک تقسیم کرد. گاهی اوقات تغییر رفتار غذایی حیوان خانگی دشوار است، حتی اگر غذای جدید ارائه شده به حیوان خانگی از نظر تغذیه متعادل باشد و نیازها را برآورده کند.

غذای خشک حیوانات خانگی معمولاً حاوی 10 تا 12 درصد آب است. غذای خشک همچنین شامل غذای پودری درشت، غذای گرانول، غذای آسیاب شده خشن، غذای پف کرده اکسترود شده و غذای پخته می شود، که از جمله رایج ترین و محبوب ترین آنها، غذای پف کرده اکسترود شده است. غذای خشک حیوانات خانگی عمدتاً از غلات، محصولات جانبی غلات، محصولات سویا، محصولات حیوانی، محصولات جانبی حیوانی (شامل محصولات جانبی شیر)، چربی، ویتامین ها و مواد معدنی تشکیل شده است. غذای خشک گربه معمولاً اکسترود می شود. گربه ها ملات ندارند، بنابراین گلوله های غذای گربه باید برای برش با دندان های آسیاب به جای آسیاب کردن با دندان آسیاب، شکل و اندازه داشته باشند، و فرآیند اکستروژن برای انجام این نیاز ویژه مناسب است (Rokey And Huber، 1994) (Nrc 2006).

غذای پف کرده خشک

01: اصل انبساط اکستروژن

فرآیند پف کردن به این صورت است که پودرهای مختلف را بر اساس فرمول طراحی شده مخلوط کرده، سپس تحت تهویه بخار قرار می‌گیرد و بعد از پیری تحت دمای بالا و فشار بالا اکسترود می‌کند و سپس قالب در خروجی محفظه اکستروژن به طور ناگهانی دما و فشار کاهش می‌یابد که باعث می‌شود. ذرات محصول به سرعت گسترش می یابد. و توسط کاتر به شکل سه بعدی مورد نیاز برش دهید.

فرآیند پف کردن را می توان با توجه به مقدار آب اضافه شده به پف کردن خشک و پف مرطوب تقسیم کرد. با توجه به اصل کار، می توان آن را به پفک اکستروژن و پفک پرس داغ گاز تقسیم کرد. اکستروژن و پف کردن فرآیندی از تهویه و تمپر کردن مواد، اکستروژن مداوم تحت فشار، کاهش ناگهانی فشار و افزایش حجم است.

در حال حاضر، بیشتر غذای سگی که در بازار فروخته می شود، به روش اکستروژن و پافینگ تولید می شود. فرآیند اکستروژن و پف کردن می تواند باعث شود نشاسته موجود در غذا به سطح بالایی از ژلاتینه شدن برسد، به طوری که قابلیت هضم نشاسته توسط حیوانات خانگی را افزایش دهد (Mercier And Feillit، 1975) (Nrc 2006).

02: فرآیند اکستروژن و پف کردن

روش یک سیستم اکستروژن مدرن معمولی این است که پودرهای مختلف را با اضافه کردن بخار و آب به حالت تلطیف و تمپر می کنند، به طوری که مواد نرم شده، نشاسته ژلاتینه شده و پروتئین نیز دناتوره می شود. در فرآیند تولید غذای حیوانات خانگی، دوغاب گوشت، ملاس و سایر مواد گاهی اوقات برای بهبود خوش طعمی اضافه می شود.

تهویه مطبوع رایج ترین تجهیزات تهویه مطبوع برای تولید خوراک گلوله است. تهویه بخار مهمترین عامل در فرآیند پلت کردن است و مقدار بخار اضافه شده به محتوای آب محدود خوراک و نوع خوراک بستگی دارد. هنگام تهویه مطبوع، لازم است که مواد و بخار آب زمان ماندگاری کافی در تهویه مطبوع داشته باشند تا آب بتواند به طور کامل به مواد نفوذ کند. اگر زمان خیلی کوتاه باشد، آب نمی تواند به مواد نفوذ کند، اما فقط به صورت آب آزاد روی سطح می ماند. برای عملکرد فرآیندهای بعدی مساعد نیست.

تهویه بخار دارای چندین مزیت است:

①کاهش اصطکاک و افزایش عمر فیلم پرس. در هنگام حرارت دادن، آب می تواند به داخل ماده نفوذ کند، و آب می تواند به عنوان روان کننده برای کاهش اصطکاک بین ماده و فیلم پرس استفاده شود، در نتیجه تلفات فیلم پرس را کاهش داده و عمر مفید آن را افزایش می دهد.

② بهبود ظرفیت تولید. اگر میزان رطوبت در حین اکستروژن خیلی کم باشد، ویسکوزیته بین اجزای مختلف مواد ضعیف خواهد بود، و توانایی شکل دهی نیز ضعیف خواهد بود. افزایش رطوبت می تواند ظرفیت تولید گلوله ها را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و زمانی که اثر خوب باشد، ظرفیت تولید را می توان تا 30 درصد افزایش داد.

③ کاهش مصرف برق. هنگامی که میزان رطوبت کم است، مصرف برق اکستروژن بعدی و سایر فرآیندها افزایش می یابد، و تعداد عملیات را می توان کاهش داد، زمانی که مقدار مشابهی از غذا پس از تهویه بخار تولید می شود، در نتیجه مصرف برق کاهش می یابد.

④ بهبود کیفیت ذرات. کنترل مقدار بخار آب اضافه شده بر اساس مواد اولیه مختلف در حین پخت می تواند کیفیت گرانول ها را بهبود بخشد.

⑤ بهبود ایمنی مواد غذایی. در طی فرآیند تهویه بخار، بخار با دمای بالا اضافه شده می تواند میکروارگانیسم های بیماری زا مختلف موجود در مواد خوراکی مختلف را از بین ببرد و ایمنی غذا را بهبود بخشد.

پودرهای مختلف بعد از تهویه مستقیماً به داخل محفظه اکستروژن اکسترودر فرستاده می شوند و بخار، آب و گاهی اوقات دوغاب پودر درشت دانه، دوغاب گوشت و غیره اضافه می شود. محفظه اکستروژن بخش اصلی سیستم اکستروژن است و اکثر وظایف کل سیستم توسط این قسمت انجام می شود. دارای پیچ، آستین و قالب و غیره اکسترودر. وظیفه اصلی این قسمت مخلوط کردن و پختن مواد است و با توجه به شرایط واقعی می توان آن را با آب یا گاز پر کرد. محفظه اکستروژن به بخش تغذیه، قسمت مخلوط و بخش پخت تقسیم می شود. بخش اختلاط ورودی است که در آن پودر حرارت دیده وارد محفظه اکستروژن می شود و چگالی مواد خام در این زمان بسیار کم است. هنگامی که فشار داخلی قسمت اختلاط افزایش می یابد، چگالی مواد اولیه نیز به تدریج افزایش می یابد و دما و فشار در قسمت پخت به شدت افزایش می یابد. ساختار مواد خام شروع به تغییر کرد. اصطکاک بین پودر و دیوار بشکه، پیچ و پودر بزرگتر و بزرگتر می شود و پودرهای مختلف تحت تأثیر ترکیبی اصطکاک، نیروی برشی و گرمایش پخته و بالغ می شوند. دمای اتاق اکستروژن می تواند بیشتر نشاسته را ژلاتینه کند و بسیاری از میکروارگانیسم های بیماری زا را غیرفعال کند.

برخی از تولیدکنندگان غذای حیوانات خانگی در حال حاضر دوغاب گوشت را به فرآیند اکستروژن اضافه می کنند، که اجازه می دهد از گوشت تازه به جای گوشت خشک به تنهایی در دستور العمل ها استفاده شود. به دلیل محتوای رطوبت بالاتر گوشت تیمار نشده، این امکان را برای افزایش نسبت مواد حیوانی در ترکیب مواد خوراک فراهم می کند. افزایش محتوای گوشت تازه حداقل به افراد احساس باکیفیت می دهد.

فرآیند اکستروژن چندین مزیت دارد:

① دمای بالا و فشار بالا ایجاد شده در فرآیند اکستروژن می تواند به طور موثر استریل شود.

② می تواند به طور قابل توجهی درجه انبساط نشاسته را افزایش دهد. شواهدی وجود دارد که فرآیند اکستروژن می تواند باعث شود که درجه انبساط نشاسته به بیش از 90% برسد، بنابراین قابلیت هضم نشاسته توسط حیوانات خانگی نیز بسیار بهبود یافته است.

③ پروتئین های مختلف در مواد خام برای بهبود قابلیت هضم پروتئین دناتوره می شوند.

④ عوامل ضد تغذیه ای مختلف در مواد خوراکی مانند آنتی تریپسین موجود در سویا را حذف کنید.

در خروجی اکسترودر یک قالب وجود دارد و زمانی که مواد خام اکسترود شده از درون قالب عبور می کند، به دلیل افت ناگهانی دما و فشار، حجم آن به سرعت افزایش می یابد. با تغییر سوراخ های قالب، تولید کنندگان غذای حیوانات خانگی می توانند غذای حیوانات خانگی را در ترکیبات بسیاری از اشکال، اندازه ها و رنگ ها تولید کنند. این توانایی برای ترکیب واقعی با تکامل بازار بسیار مهم است، اما از نظر برآورده کردن تناسب تغذیه‌ای غذای حیوانات خانگی نمی‌تواند تغییر زیادی کند.

محصول پف شده توسط کاتر چرخشی به گرانول هایی با طول معین بریده می شود. کاتر مجهز به 1 تا 6 تیغه است. برای تنظیم سرعت چرخش، کاتر معمولاً توسط یک موتور کوچک به تنهایی هدایت می شود.

محتوای چربی غذای حیوانات خانگی خشک اکسترود شده از 6٪ تا بیش از 25٪ متغیر است. با این حال، محتوای بیش از حد چربی را نمی توان در فرآیند اکستروژن اضافه کرد، زیرا دمای بالا و فشار بالا در فرآیند اکستروژن بر اسیدهای چرب غیر اشباع و همچنین بر اکستروژن و قالب گیری مواد غذایی تأثیر می گذارد. بنابراین، روش پاشیدن چربی روی سطح پس از پف کردن، عموماً برای افزایش محتوای چربی محصول استفاده می شود. چربی داغ اسپری شده روی سطح غذای پف کرده به راحتی جذب می شود. مقدار تزریق سوخت را می توان با تنظیم سرعت تولید و سرعت افزودن چربی تنظیم کرد، اما این روش مستعد خطاهای بزرگ است. اخیراً یک روش کنترلی ایجاد شده است که می تواند مقدار اضافه چربی را تنظیم کند. این سیستم شامل سیستم تنظیم سرعت و سیستم پمپ روغن تزریق فشار مثبت است، خطای آن در 10٪ است. هنگام اسپری، لازم است که چربی بیش از 5٪ باشد، در غیر این صورت نمی توان به طور یکنواخت اسپری کرد. اسپری کردن پروتئین ها و/یا طعم دهنده ها روی سطح غذای حیوانات خانگی برای افزایش پذیرش حیوان خانگی از غذا معمول است (کوربین، 2000) (Nrc2006).

پس از اتمام اکستروژن و پف کردن، باید خشک شود تا بخار و آب تزریق شده در طول فرآیند اکستروژن خارج شود. به طور کلی، رطوبت موجود در مواد غذایی در طول پردازش می تواند به 22% تا 28% برسد و پس از فرآوری، باید خشک شود تا رطوبت به 10% تا 12% برسد تا با ماندگاری محصول سازگار شود. فرآیند خشک کردن به طور کلی توسط یک خشک کن مداوم با یک خنک کننده مجزا یا ترکیبی از خشک کن و خنک کننده کامل می شود. بدون خشک کردن مناسب، غذای حیوانات خانگی اکسترود شده می تواند بد شود، با شکوفه های میکروبی و رشد قارچ ها با سرعت هشدار دهنده. بیشتر این میکروارگانیسم ها می توانند گربه ها و سگ ها را بیمار کنند، به عنوان مثال، حتی مقدار کمی از سموم تولید شده توسط کپک در کیسه غذای سگ می تواند بر سگ ها تأثیر بگذارد. معیاری که معمولاً برای مقدار آب رایگان در غذای حیوانات خانگی استفاده می شود، شاخص فعالیت آب است که به عنوان نسبت تعادل فشار آب محلی و فشار بخار روی سطح غذای حیوانات خانگی در همان دما تعریف می شود. به طور کلی، اگر فعالیت آب کمتر از 0.91 باشد، اکثر باکتری ها نمی توانند رشد کنند. اگر فعالیت آب زیر 0.80 باشد، اکثر قالب ها نیز قادر به رشد نخواهند بود.

کنترل رطوبت محصول در طول فرآیند خشک کردن غذای حیوانات خانگی بسیار مهم است. به عنوان مثال، هنگامی که رطوبت محصول از 25% تا 10% خشک می شود، 200 کیلوگرم آب باید تبخیر شود تا 1000 کیلوگرم غذای خشک تولید شود، و هنگامی که رطوبت از 25% به 12% خشک شود، تولید 1000 کیلوگرم ضروری است. غذای خشک کردن غذا فقط باید 173 کیلوگرم آب را تبخیر کند. بیشتر غذای حیوانات خانگی در خشک کن های نوار نقاله دایره ای خشک می شود.

03: مزایای غذای پف دار اکسترود شده برای حیوانات خانگی

علاوه بر مزایای خوش طعم بودن، غذای پف کرده حیوانات خانگی یک سری مزایای دیگر نیز دارد:

دمای بالا، فشار بالا، رطوبت بالا و اثرات مکانیکی مختلف در فرآیند پف کردن غذا می تواند به طور قابل توجهی درجه ژلاتینه شدن نشاسته را در خوراک افزایش دهد، پروتئین موجود در آن را دناتوره کند و لیپاز تولید شده توسط میکروارگانیسم های مختلف را به طور همزمان از بین ببرد. چربی را پایدارتر کنید. برای بهبود قابلیت هضم حیوانات و میزان استفاده از غذا مفید است.

②دمای بالا و فشار بالای مواد خام در محفظه اکستروژن می تواند انواع میکروارگانیسم های بیماری زا موجود در مواد خام را از بین ببرد، به طوری که غذا بتواند نیازهای بهداشتی مربوطه را برآورده کند و از بیماری های مختلف دستگاه گوارش ناشی از تغذیه غذا جلوگیری کند.

③ اکستروژن و پف کردن می تواند محصولات دانه ای با اشکال مختلف تولید کند، مانند غذای گربه را می توان به شکل ماهی تولید کرد، غذای سگ را می توان به شکل استخوان کوچک تولید کرد، که می تواند میل حیوانات خانگی به خوردن را بهبود بخشد.

④ قابلیت هضم غذا را می توان با پف کردن بهبود بخشید، و طعم و عطر غذا را می توان افزایش داد، که به ویژه برای سگ ها و گربه های جوانی که اندام های گوارشی آنها هنوز توسعه نیافته است مهم است.

⑤محتوای آب خوراک گلوله اکسترود شده خشک تنها 10-12 درصد است که می تواند برای مدت طولانی بدون ایجاد کپک ذخیره شود.

04: تأثیر اکستروژن بر قابلیت هضم مواد مغذی

فرآیند اکستروژن غذای حیوانات خانگی تأثیر قابل توجهی بر قابلیت هضم مواد مغذی مختلف، به ویژه نشاسته، پروتئین، چربی و ویتامین ها دارد.

نشاسته تحت اثر ترکیبی دمای بالا، فشار بالا و رطوبت در طی دمپر شدن و اکستروژن تحت ژلاتینه شدن قرار می گیرد. فرآیند خاص این است که نشاسته در مخلوط پودر شروع به جذب آب و حل شدن از حالت بخار می کند و ساختار کریستالی اصلی را از دست می دهد. در طی فرآیند اکستروژن، با افزایش بیشتر رطوبت، دما و فشار، اثر تورم نشاسته بیشتر تشدید می شود و تا حدودی دانه های نشاسته شروع به پاره شدن می کنند و در این زمان نشاسته شروع به ژلاتینه شدن می کند. هنگامی که ماده اکسترود شده از قالب خارج می شود، زیرا فشار به طور ناگهانی به فشار اتمسفر کاهش می یابد، دانه های نشاسته به شدت می ترکند و درجه ژلاتینه شدن نیز به شدت افزایش می یابد. دما و فشار در فرآیند اکستروژن مستقیماً بر درجه ژلاتینه شدن نشاسته تأثیر می گذارد. مرسیه و همکاران (1975) دریافتند که وقتی محتوای آب 25٪ بود، دمای انبساط بهینه نشاسته ذرت 170-200 درجه سانتیگراد بود. در این محدوده، قابلیت هضم In vitro نشاسته پس از ژلاتینه شدن می تواند به 80٪ برسد. در مقایسه با قابلیت هضم قبل از انبساط (18٪) تا حد زیادی 18٪ افزایش یافته است. چیانگ و همکاران (1977) دریافتند که درجه ژلاتینه شدن نشاسته با افزایش دما در محدوده 65-110 درجه سانتیگراد افزایش می یابد، اما درجه ژلاتینه شدن نشاسته با افزایش سرعت تغذیه کاهش می یابد.

فرآیند تهویه و اکستروژن با بخار نیز تأثیر قابل توجهی بر قابلیت هضم پروتئین دارد و روند کلی این است که پروتئین را در جهتی که برای هضم حیوانی مفید است تغییر دهد. تحت عمل تهویه بخار و فشار مکانیکی، پروتئین دناتوره شده و گرانول تشکیل می دهد و حلالیت در آب کاهش می یابد. هر چه محتوای پروتئین بیشتر باشد، حلالیت در آب بیشتر کاهش می یابد.

ژلاتینه شدن نشاسته نیز تأثیر قابل توجهی بر حلالیت پروتئین در آب دارد. نشاسته ژلاتینه شده یک ساختار غشایی پیچیده در اطراف پروتئین ایجاد می کند که منجر به کاهش حلالیت پروتئین در آب می شود.

پس از انبساط پروتئین، ساختار آن نیز تغییر می‌کند، و ساختار چهارتایی آن به ساختار سوم یا حتی ثانویه تبدیل می‌شود، که زمان هیدرولیز پروتئین را در طول هضم بسیار کوتاه می‌کند. با این حال، اسید گلوتامیک یا اسید آسپارتیک در داخل پروتئین با لیزین واکنش نشان می دهد که میزان استفاده از لیزین را کاهش می دهد. واکنش میلارد بین گروه ε-آمینو اسیدهای آمینه و قندها در دماهای بالاتر، قابلیت هضم پروتئین ها را کاهش می دهد. عوامل ضد تغذیه ای موجود در مواد خام مانند آنتی تریپسین نیز با حرارت دادن از بین می روند که هضم پروتئین توسط حیوانات را از جنبه ای دیگر بهبود می بخشد.

در طول کل فرآیند تولید، محتوای پروتئین در غذا اساساً بدون تغییر است و قدرت اسیدهای آمینه به طور قابل توجهی تغییر نمی کند.