תהליך ייצור מזון לחיות מחמד ובקרת איכות: מזון יבש ותפוח

רוב בעלי חיות המחמד מאכילים את חיות המחמד שלהם במזון מסחרי. מכיוון שלמזון לחיות המחמד המסחרי יש יתרונות של תזונה עשירה ומקיפה, אכילה נוחה וכן הלאה. בהתאם לשיטות עיבוד שונות ותכולת המים, ניתן לחלק את המזון לחיות מחמד למזון יבש, מזון לח למחצה ומזון משומר; בהתאם למרקם, ניתן לחלק את המזון לחיות מחמד למזון מעורב, מזון רטוב רך ומזון יבש. לפעמים קשה לשנות את התנהגות האכילה של חיית המחמד, גם אם המזון החדש המוצע לחיית המחמד מאוזן מבחינה תזונתית ועונה על הצרכים שלה.

מזון יבש לחיות מחמד מכיל בדרך כלל 10% עד 12% מים. מזון יבש כולל גם מזון באבקה גסה, מזון בגרגירים, מזון טחון גס, מזון תפוח אפרואי ומזון אפוי, שביניהם הנפוץ והפופולרי ביותר הוא מזון תפוח אפרואי. מזון יבש לחיות מחמד מורכב בעיקר מדגנים, תוצרי לוואי של דגנים, מוצרי סויה, מוצרים מן החי, תוצרי לוואי מן החי (כולל תוצרי לוואי של חלב), שומן, ויטמינים ומינרלים. מזון יבש לחתולים הוא בדרך כלל אפרואי. לחתולים אין מרגמות, לכן יש לעצב ולקבוע את גודל כדורי המזון לחתולים לחיתוך על ידי חותכות במקום לטחינה עם טוחנות, ותהליך האפרואיה מתאים היטב למילוי דרישה מיוחדת זו (Rokey And Huber, 1994)(Nrc 2006).

מזון יבש נפוח

01: עקרון הרחבת האקסטרוזיה

תהליך הניפוח הוא ערבוב אבקות שונות בהתאם לנוסחה המתוכננת, לאחר מכן עיבוד קיטור, ולאחר מכן עיבוד תחת טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה לאחר היישון, ולאחר מכן התבנית ביציאה מתא השיחול יורדת לפתע בטמפרטורה ובלחץ, מה שגורם לחלקיקי המוצר להתרחב במהירות. חותכים אותם לצורה התלת-ממדית הנדרשת על ידי החותך.

ניתן לחלק את תהליך הניפוח לניפוח יבש וניקוף רטוב בהתאם לכמות המים שנוספה; בהתאם לעיקרון העבודה, ניתן לחלק אותו לניקוף באמצעות שיחול וניקוף באמצעות גז חם. שיחול וניקוף הם תהליך של התניה וריסוס חומרים, שיחול בלחץ רציף, הפחתת לחץ פתאומית והתרחבות נפח.

כיום, רוב מזון הכלבים הנמכר בשוק מיוצר באמצעות שיחול והתפחה. תהליך השחול והתפחה יכול לגרום לעמילן במזון להגיע לרמת ג'לטיניזציה גבוהה ומתאימה, ובכך לשפר את עיכול העמילן על ידי חיות מחמד (מרסייה ופייליט, 1975) (Nrc 2006).

02: תהליך האקסטרוזיה והניפוח

השיטה של ​​מערכת שיחול מודרנית טיפוסית היא טיפול מקדים של אבקות שונות על ידי הוספת קיטור ומים לטמפרמנטציה, כך שהחומרים מתרככים, העמילן עובר ג'לטיניזציה והחלבון עובר גם דנטורציה. בתהליך הייצור של מזון לחיות מחמד, לעיתים מוסיפים תרחיף בשר, מולסה וחומרים אחרים כדי לשפר את הטעם.

מרכך הוא ציוד המיזוג הנפוץ ביותר לייצור מזון לכדורים. מיזוג קיטור הוא הגורם החשוב ביותר בתהליך ייצור הכדורים, וכמות הקיטור שנוספת תלויה בתכולת המים הקשורים לחומר ובסוג החומר. בעת המיזוג, נדרש שהחומר ואדי המים ישהו מספיק זמן במרכך, כך שהמים יוכלו לחדור במלואם לחומר. אם הזמן קצר מדי, המים לא יוכלו לחדור לחומר, אלא יישארו רק על פני השטח בצורת מים חופשיים. זה לא תורם להפעלת התהליכים הבאים.

לחימום בקיטור מספר יתרונות:

① הפחתת חיכוך והארכת חיי סרט הלחיצה. בעת הרפיה, המים יכולים לחדור לחומר, וניתן להשתמש במים כחומר סיכה כדי להפחית את החיכוך בין החומר לסרט הלחיצה, ובכך להפחית את אובדן סרט הלחיצה ולהאריך את חיי השירות.

② שיפור כושר הייצור. אם תכולת הלחות נמוכה מדי במהלך האקסטרוזיה, הצמיגות בין רכיבי החומר השונים תהיה ירודה, וגם יכולת העיצוב תהיה ירודה. הגדלת תכולת הלחות יכולה להגדיל משמעותית את כושר הייצור של הגרגירים, וכאשר ההשפעה טובה, ניתן להגדיל את כושר הייצור ב-30%.

③ הפחתת צריכת החשמל. כאשר תכולת הלחות נמוכה, צריכת החשמל של האקסטרוזיה ותהליכים אחרים עולה, וניתן להפחית את מספר הפעולות כאשר אותה כמות של מזון מיוצרת לאחר מיזוג בקיטור, ובכך להפחית את צריכת החשמל.

④ שיפור איכות החלקיקים. שליטה בכמות אדי המים שנוספת בהתאם לחומרי גלם שונים במהלך ההרפיה יכולה לשפר את איכות הגרגירים.

⑤ שיפור בטיחות המזון. במהלך תהליך מיזוג הקיטור, הקיטור בטמפרטורה גבוהה שנוסף יכול להרוג מיקרואורגניזמים פתוגניים שונים הכלולים בחומרי הזנה שונים ולשפר את בטיחות המזון.

האבקות השונות לאחר ההתניה נשלחות ישירות לתא השיחול של המכבש, ומוסיפים קיטור, מים, ולפעמים גם אבקת דגנים גסה, בשר וכו'. תא השיחול הוא החלק המרכזי של מערכת השיחול, וחלק זה מבצע את רוב המשימות של המערכת כולה. הוא מכיל בורג, שרוול ותבנית וכו'. רכיב זה יקבע אם המכבש יהיה בעל בורג יחיד או כפול, אם יש לו שני פירים מקבילים, הוא יהיה מכבש בעל בורג כפול, ואם יש לו רק אחד, הוא יהיה מכבש בעל בורג יחיד. התפקיד העיקרי של חלק זה הוא לערבב ולבשל את המרכיבים, וניתן למלא אותו במים או בגז בהתאם למצב בפועל. תא השיחול מחולק לחלק הזנה, חלק ערבוב וחלק בישול. מקטע הערבוב הוא הכניסה שאליה נכנסת האבקה המחוסמת לתא השיחול, וצפיפות חומר הגלם נמוכה מאוד בשלב זה; כאשר הלחץ הפנימי של מקטע הערבוב עולה, צפיפות חומר הגלם עולה בהדרגה, והטמפרטורה והלחץ במקטע הבישול עולים בחדות. מבנה חומר הגלם מתחיל להשתנות. החיכוך בין האבקה לדופן החבית, הבורג והאבקה הולך וגדל, ואבקות שונות מבושלות ומבשילות תחת ההשפעות המשולבות של חיכוך, כוח גזירה וחימום. הטמפרטורה בחדר האקסטרוזיה יכולה לגרום לג'לטין של רוב העמילן ולנטרל את רוב המיקרואורגניזמים הפתוגניים.

חלק מיצרני מזון לחיות מחמד מוסיפים כיום תרחיף בשר לתהליך האקסטרוזיה, מה שמאפשר שימוש בבשר טרי במתכונים במקום בבשר יבש בלבד. בשל תכולת הלחות הגבוהה יותר של בשר לא מטופל, הדבר מאפשר שיעור מוגבר של חומר מן החי בהרכב חומרי המזון. הגדלת תכולת הבשר הטרי לפחות נותנת לאנשים תחושה של איכות גבוהה.

לתהליך האקסטרוזיה מספר יתרונות:

①הטמפרטורה הגבוהה והלחץ הגבוה הנוצרים בתהליך האקסטרוזיה יכולים לעקר ביעילות;

② זה יכול להגדיל משמעותית את דרגת ההתפשטות של עמילן. ישנן עדויות לכך שתהליך האקסטרוזיה יכול לגרום לדרגת ההתפשטות של עמילן להגיע ליותר מ-90%, כך שגם עיכול העמילן על ידי חיות מחמד משתפר משמעותית;

③ חלבונים שונים בחומרי גלם עוברים דנטורציה כדי לשפר את עיכול החלבון;

④ לחסל גורמים אנטי-תזונתיים שונים בחומרי הזנה, כגון אנטיטריפסין בפולי סויה.

ביציאה מהמכבש יש תבנית, וכאשר חומר הגלם המופק עובר דרכה, הנפח מתרחב במהירות עקב ירידה פתאומית בטמפרטורה ובלחץ. על ידי שינוי חורי התבנית, יצרני מזון לחיות מחמד יכולים לייצר מזון לחיות מחמד בשילובים רבים של צורות, גדלים וצבעים. יכולת השילוב בפועל חשובה מאוד ככל שהשוק מתפתח, אך לא הרבה יכול להשתנות מבחינת עמידה בדרישות התזונתיות של מזון לחיות מחמד.

המוצר התפוח נחתך לגרגירים באורך מסוים באמצעות חותך סיבובי. החותך מצויד בלהב אחד עד שישה. על מנת להתאים את מהירות הסיבוב שלו, החותך מונע בדרך כלל על ידי מנוע קטן בלבד.

תכולת השומן של מזון לחיות מחמד יבש שעבר אקסטרוזיה משתנה בין 6% ליותר מ-25%. עם זאת, לא ניתן להוסיף תכולת שומן גבוהה מדי בתהליך האקסטרוזיה, מכיוון שהטמפרטורה הגבוהה והלחץ הגבוה בתהליך האקסטרוזיה ישפיעו על חומצות שומן בלתי רוויות, וגם על האקסטרוזיה ועל עיצוב המזון. לכן, שיטת ריסוס שומן על פני השטח לאחר התפיחה משמשת בדרך כלל כדי להגדיל את תכולת השומן של המוצר. שומן חם המרוסס על פני השטח של המזון התפוח נספג בקלות. ניתן להתאים את כמות הזרקת הדלק על ידי התאמת מהירות הייצור ומהירות הוספת השומן, אך שיטה זו נוטה לשגיאות גדולות. לאחרונה פותחה שיטת בקרה שיכולה להתאים את כמות הוספת השומן. מערכת זו כוללת מערכת ויסות מהירות ומערכת משאבת שמן להזרקת לחץ חיובי, השגיאה שלה היא בטווח של 10%. בעת הריסוס, נדרש שכמות השומן תגיע ליותר מ-5%, אחרת לא ניתן לרסס אותה באופן שווה. מקובל לרסס עיכולי חלבונים ו/או חומרי טעם על פני השטח של מזון לחיות מחמד כדי לשפר את קבלת המזון על ידי חיות המחמד (Corbin, 2000) (Nrc2006).

לאחר השלמת תהליך האקסטרוזיה והניפוח, יש לייבש אותו כדי להסיר את הקיטור והמים המוזרקים במהלך תהליך האקסטרוזיה. באופן כללי, הלחות במזון יכולה להגיע ל-22% עד 28% במהלך העיבוד, ולאחר העיבוד, יש לייבש אותו כדי שהלחות תגיע ל-10% עד 12% כדי להתאים את עצמה לחיי המדף של המוצר. תהליך הייבוש נעשה בדרך כלל באמצעות מייבש רציף עם מקרר נפרד או שילוב של מייבש ומקרר. ללא ייבוש נאות, מזון לחיות מחמד אקסטרודי עלול להישבר, עם פריחה מיקרוביאלית וצמיחה פטרייתית בקצב מדאיג. רוב המיקרואורגניזמים הללו יכולים לגרום לחתולים וכלבים לחלות, לדוגמה, אפילו כמות קטנה של רעלים המיוצרים על ידי עובש בשקית מזון לכלבים יכולה להשפיע על כלבים. המדד הנפוץ לכמות המים החופשיים במזון לחיות מחמד הוא מדד פעילות המים, המוגדר כיחס שיווי המשקל בין לחץ המים המקומי ולחץ האדים על פני השטח של מזון לחיות מחמד באותה טמפרטורה. באופן כללי, רוב החיידקים לא יכולים לגדול אם פעילות המים נמוכה מ-0.91. אם פעילות המים נמוכה מ-0.80, גם רוב העובשים לא יוכלו לגדול.

חשוב מאוד לשלוט בתכולת הלחות של המוצר במהלך תהליך ייבוש המזון לחיות מחמד. לדוגמה, כאשר הלחות של המוצר מיובשת מ-25% ל-10%, יש צורך לאדות 200 ק"ג מים כדי לייצר 1000 ק"ג של מזון יבש, וכאשר הלחות מיובשת מ-25% ל-12%, יש צורך לייצר 1000 ק"ג של מזון לייבוש. יש לאדות רק 173 ק"ג מים. רוב מזון לחיות המחמד מיובש במייבשי מסוע עגולים.

03: יתרונות של מזון לחיות מחמד נפוח אקסטרודי

בנוסף ליתרונות של טעם טוב, למזון לחיות מחמד תפוח יש גם שורה של יתרונות נוספים:

①הטמפרטורה הגבוהה, הלחץ הגבוה, הלחות הגבוהה והשפעות מכניות שונות בתהליך התפיחה של מזון יכולים להגדיל משמעותית את דרגת הג'לטיניזציה של עמילן במזון, לפגל את החלבון שבו ולהרוס את הליפאז המיוצר על ידי מיקרואורגניזמים שונים בו זמנית כדי להפוך את השומן ליציב יותר. זה מועיל לשיפור העיכול של בעלי חיים ואת קצב הניצול של המזון.

②הטמפרטורה הגבוהה והלחץ הגבוה של חומר הגלם בתא האקסטרוזיה יכולים להרוג מגוון מיקרואורגניזמים פתוגניים הכלולים בחומר הגלם, כך שהמזון יוכל לעמוד בדרישות ההיגיינה הרלוונטיות ולמנוע מחלות שונות בדרכי העיכול הנגרמות מהאכלת מזון.

③ שחול ונפיחות יכולות לייצר מוצרים גרגיריים בצורות שונות, כגון מזון לחתולים שניתן לייצר בצורת דג, מזון לכלבים ניתן לייצר בצורת עצם קטנה, מה שיכול לשפר את הרצון של חיות מחמד לאכול.

④ ניתן לשפר את עיכול המזון על ידי נשיפה, ואת הטעם והארומה של המזון ניתן לשפר, דבר שחשוב במיוחד עבור כלבים וחתולים צעירים שאיברי העיכול שלהם עדיין לא מפותחים.

⑤ תכולת המים של מזון גלולות יבש ומופק היא רק 10% -12%, וניתן לאחסן אותה למשך זמן רב מבלי לגרום לעובש.

04: השפעת האקסטרוזיה על עיכול החומרים המזינים

לתהליך האקסטרוזיה של מזון לחיות מחמד יש השפעה משמעותית על עיכולם של רכיבים תזונתיים שונים, במיוחד עמילן, חלבון, שומן וויטמינים.

עמילן עובר ג'לטיניזציה תחת פעולה משולבת של טמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה ולחות במהלך הרפיה והאקסטרוזיה. התהליך הספציפי הוא שהעמילן בתערובת האבקה מתחיל לספוג מים ולהתמוסס מהקיטור, ומאבד את המבנה הגבישי המקורי שלו. במהלך תהליך האקסטרוזיה, עם עלייה נוספת בלחות, בטמפרטורה ובלחץ, אפקט הנפיחות של העמילן מתעצם עוד יותר, ובמידה מסוימת, גרגירי העמילן מתחילים להיקרע, ובשלב זה, העמילן מתחיל להופיע בג'לטיניזציה. כאשר החומר האקסטרודי נפלט מהתבנית, בגלל שהלחץ יורד לפתע ללחץ אטמוספרי, גרגירי העמילן מתפוצצים בחדות, וגם מידת הג'לטיניזציה עולה בחדות. הטמפרטורה והלחץ בתהליך האקסטרוזיה משפיעים ישירות על מידת הג'לטיניזציה של העמילן. מרסייה ואחרים. (1975) מצאו שכאשר תכולת המים הייתה 25%, טמפרטורת ההתפשטות האופטימלית של עמילן תירס הייתה 170-200 מעלות צלזיוס. בטווח זה, עיכול העמילן במבחנה לאחר ג'לטיניזציה יכול להגיע ל-80%. בהשוואה לעיכול לפני ההתפשטות (18%), גדלה באופן משמעותי ב-18%. צ'יאנג ועמיתיו (1977) מצאו שמידת הג'לטיניזציה של העמילן עלתה עם עליית הטמפרטורה בטווח של 65-110 מעלות צלזיוס, אך מידת הג'לטיניזציה של העמילן ירדה עם עליית מהירות ההזנה.

לתהליך של מיזוג קיטור וחילוץ יש גם השפעה משמעותית על עיכול החלבון, והמגמה הכללית היא לשנות את כיוון החלבון לכיוון מועיל לעיכול בעלי חיים. תחת פעולת מיזוג קיטור ולחץ מכני, החלבון עובר דנטורציה ליצירת גרגירים, ומסיסות המים שלו פוחתת. ככל שתכולת החלבון גבוהה יותר, כך מסיסות המים יורדת.

לג'לטיניזציה של עמילן יש גם השפעה משמעותית על מסיסות המים של חלבון. העמילן המגולטיני יוצר מבנה קרום עוטף סביב החלבון, מה שמוביל לירידה במסיסות המים של החלבון.

לאחר שהחלבון מתרחב, גם המבנה שלו משתנה, והמבנה הרבעוני שלו מתפרק למבנה שלישוני או אפילו משני, מה שמקצר מאוד את זמן ההידרוליזה של החלבון במהלך העיכול. עם זאת, חומצה גלוטמית או חומצה אספרטית בתוך החלבון יגיבו עם ליזין, מה שמפחית את קצב הניצול של ליזין. תגובת מיילרד בין קבוצת האמינו ε-אמינו של חומצות אמינו וסוכרים בטמפרטורות גבוהות יותר מפחיתה גם את עיכול החלבונים. גורמים אנטי-תזונתיים בחומרי גלם, כגון אנטיטריפסין, נהרסים גם הם בחימום, מה שמשפר את עיכול החלבון על ידי בעלי חיים מבחינה נוספת.

במהלך כל תהליך הייצור, תכולת החלבון במזון נשארת כמעט ללא שינוי, ועוצמת חומצות האמינו אינה משתנה באופן משמעותי.