대부분의 반려동물 보호자는 반려동물에게 시판 사료를 급여합니다. 시판 사료는 영양이 풍부하고 섭취하기 편리하다는 장점이 있기 때문입니다. 가공 방식과 수분 함량에 따라 건사료, 반건조 사료, 통조림 사료로 나뉘며, 질감에 따라 혼합 사료, 연습 사료, 건사료로 나뉩니다. 반려동물에게 새롭게 제공하는 사료가 영양적으로 균형 잡히고 필요를 충족하더라도, 반려동물의 식습관을 바꾸는 것은 어려울 수 있습니다.
건조 사료는 일반적으로 10%~12%의 수분을 함유하고 있습니다.건조 사료에는 굵은 분말 사료, 과립 사료, 거칠게 갈은 사료, 압출 성형된 퍼프 사료, 구운 사료 등이 있으며, 그중에서도 가장 흔하고 인기 있는 것은 압출 성형된 퍼프 사료입니다.건조 사료는 주로 곡물, 곡물 부산물, 대두 제품, 동물성 제품, 동물성 부산물(우유 부산물 포함), 지방, 비타민, 미네랄로 구성됩니다.고양이 건조 사료는 일반적으로 압출 성형됩니다.고양이는 절구가 없으므로 고양이 사료 펠릿은 어금니로 갈아내는 것이 아니라 앞니로 자르도록 모양과 크기를 조정해야 하며, 압출 성형 공정은 이러한 특별한 요구 사항을 충족하는 데 적합합니다(Rokey 및 Huber, 1994)(Nrc 2006).
건조 퍼프 푸드
01: 압출 팽창의 원리
퍼핑 공정은 설계된 배합에 따라 다양한 분말을 혼합한 후, 증기 컨디셔닝을 거치고, 숙성 후 고온 고압에서 압출하는 공정입니다. 압출 챔버 출구의 다이는 갑자기 온도와 압력이 떨어져 제품 입자가 빠르게 팽창합니다. 이를 커터를 통해 필요한 3차원 형상으로 절단합니다.
퍼핑 공정은 첨가되는 물의 양에 따라 건식 퍼핑과 습식 퍼핑으로 구분할 수 있으며, 작동 원리에 따라 압출 퍼핑과 가스 열간 프레스 퍼핑으로 구분할 수 있습니다. 압출 및 퍼핑은 재료의 컨디셔닝 및 템퍼링, 연속 가압 압출, 급격한 압력 감소, 그리고 부피 팽창을 포함하는 공정입니다.
현재 시중에 판매되는 대부분의 개 사료는 압출 및 팽화 방식으로 생산됩니다. 압출 및 팽화 공정은 사료 내 전분을 적절한 수준의 젤라틴화에 도달시켜 반려동물의 전분 소화율을 향상시킵니다(Mercier & Feillit, 1975)(Nrc 2006).
02: 압출 및 퍼핑 공정
일반적인 현대식 압출 시스템은 다양한 분말에 증기와 물을 첨가하여 전처리하고, 이를 통해 재료를 연화시키고, 전분을 젤라틴화하며, 단백질을 변성시키는 방식으로 진행됩니다. 반려동물 사료 생산 과정에서는 고기 슬러리, 당밀 등의 물질을 첨가하여 기호성을 높이기도 합니다.
컨디셔너는 펠릿 사료 생산에 가장 일반적으로 사용되는 컨디셔닝 장비입니다. 증기 컨디셔닝은 펠릿 공정에서 가장 중요한 요소이며, 투입되는 증기량은 사료 결합수 함량과 사료 종류에 따라 달라집니다. 컨디셔닝 시, 재료와 수증기가 컨디셔너 내에서 충분히 오랫동안 체류하여 물이 재료 내부로 완전히 침투할 수 있도록 해야 합니다. 체류 시간이 너무 짧으면 물이 재료 내부로 침투하지 못하고 표면에 자유수 형태로만 남게 됩니다. 이는 후속 공정에 적합하지 않습니다.
증기 조절에는 여러 가지 장점이 있습니다.
① 마찰을 줄이고 프레스 필름의 수명을 연장합니다. 템퍼링 시 물이 재료 내부로 침투할 수 있으며, 이 물을 윤활제로 사용하여 재료와 프레스 필름 사이의 마찰을 줄여 프레스 필름 손실을 줄이고 수명을 연장할 수 있습니다.
② 생산 능력 향상. 압출 시 수분 함량이 너무 낮으면 각 재료 성분 간의 점도가 낮아져 성형성이 저하됩니다. 수분 함량을 높이면 펠릿의 생산 능력을 크게 향상시킬 수 있으며, 효과가 좋을 경우 생산 능력을 30%까지 향상시킬 수 있습니다.
③ 전력 소비 감소. 수분 함량이 낮으면 후속 압출 및 기타 공정의 전력 소비가 증가하고, 스팀 컨디셔닝 후 동일한 양의 식품을 생산할 때 작업 횟수를 줄여 전력 소비를 줄일 수 있습니다.
④ 입자 품질 향상. 템퍼링 시 원료 종류에 따라 첨가되는 수증기량을 조절하여 과립의 품질을 향상시킬 수 있습니다.
⑤ 식품 안전 향상. 스팀 처리 과정에서 첨가되는 고온 스팀은 각종 사료 원료에 함유된 각종 병원성 미생물을 사멸시켜 식품 안전을 향상시킬 수 있습니다.
컨디셔닝 후 다양한 분말은 압출기의 압출 챔버로 직접 보내지고, 추가적인 증기, 물, 그리고 때로는 곡물 조분말 슬러리, 고기 슬러리 등이 추가됩니다.압출 챔버는 압출 시스템의 핵심 부분이며, 전체 시스템의 대부분의 작업은 이 부분에서 완료됩니다.스크류, 슬리브, 다이 등이 포함됩니다.이 구성 요소는 압출기가 단일 스크류인지 이중 스크류인지를 결정합니다.두 개의 평행 샤프트가 있는 경우 이중 스크류 압출기가 되고, 하나만 있는 경우 단일 스크류 압출기가 됩니다.이 부분의 주요 기능은 재료를 혼합하고 조리하는 것이며, 실제 상황에 따라 물이나 가스로 채울 수 있습니다.압출 챔버는 공급부, 혼합부 및 조리부로 나뉩니다. 혼합부는 강화 분말이 압출실로 들어가는 입구이며, 이때 원료의 밀도는 매우 낮습니다. 혼합부의 내부 압력이 증가하면 원료의 밀도도 점차 증가하고, 쿠킹부의 온도와 압력이 급격히 상승합니다. 원료의 구조가 변화하기 시작합니다. 분말과 배럴 벽, 스크류 사이의 마찰과 분말이 점점 더 커지고, 마찰, 전단력, 가열의 복합적인 효과로 다양한 분말이 쿠킹되고 숙성됩니다. 압출실의 온도는 대부분의 전분을 젤라틴화하고 대부분의 병원성 미생물을 불활성화할 수 있습니다.
일부 반려동물 사료 제조업체는 현재 압출 공정에 육류 슬러리를 첨가하여 건조육 대신 신선한 육류를 레시피에 사용할 수 있도록 하고 있습니다. 가공되지 않은 육류는 수분 함량이 높기 때문에 사료 원료 구성에서 동물성 재료의 비율을 높일 수 있습니다. 적어도 신선한 육류의 함량을 높이는 것은 사람들에게 고품질의 느낌을 선사합니다.
압출 공정에는 여러 가지 장점이 있습니다.
①압출 공정에서 발생하는 고온, 고압은 효과적인 살균이 가능합니다.
② 전분의 팽창도를 크게 높일 수 있습니다. 압출 공정을 통해 전분의 팽창도를 90% 이상으로 높일 수 있다는 증거가 있으며, 이를 통해 반려동물의 전분 소화율도 크게 향상됩니다.
③ 원료의 다양한 단백질을 변성시켜 단백질 소화율을 향상시킵니다.
④ 대두의 항트립신 등 사료 원료의 각종 항영양인자 제거
압출기 출구에는 다이가 있으며, 압출된 원료가 다이를 통과할 때 온도와 압력의 급격한 감소로 인해 부피가 빠르게 팽창합니다. 다이 구멍을 변경함으로써 반려동물 사료 제조업체는 다양한 모양, 크기, 색상의 조합으로 사료를 생산할 수 있습니다. 시장이 발전함에 따라 이러한 실질적인 조합 능력은 매우 중요하지만, 반려동물 사료의 영양적 적합성을 충족하는 측면에서는 크게 달라질 수 없습니다.
퍼핑된 제품은 회전식 커터를 통해 일정 길이의 과립으로 절단됩니다. 커터에는 1개에서 6개의 날이 장착되어 있습니다. 회전 속도를 조절하기 위해 커터는 일반적으로 소형 모터로만 구동됩니다.
건조 압출 반려동물 사료의 지방 함량은 6%에서 25% 이상까지 다양합니다.그러나 압출 공정에서 너무 높은 지방 함량을 첨가할 수 없습니다.압출 공정의 고온 및 고압은 불포화 지방산에 영향을 미치고 압출 및 식품 성형에도 영향을 미치기 때문입니다.따라서 일반적으로 퍼핑 후 표면에 지방을 분사하는 방법이 제품의 지방 함량을 높이는 데 사용됩니다.퍼핑된 식품 표면에 분사된 뜨거운 지방은 쉽게 흡수됩니다.연료 분사량은 생산 속도와 지방 첨가 속도를 조정하여 조정할 수 있지만 이 방법은 오차가 크도록 합니다.최근에는 지방 첨가량을 조정할 수 있는 제어 방법이 개발되었습니다.이 시스템에는 속도 조절 시스템과 양압 주입 오일 펌프 시스템이 포함되어 있으며 오차는 10% 이내입니다.분사할 때 지방이 5% 이상에 도달해야 하며 그렇지 않으면 고르게 분사할 수 없습니다. 애완동물 사료 표면에 단백질 분해제 및/또는 향미료를 뿌려 애완동물이 사료를 더 잘 받아들이도록 하는 것이 일반적입니다(Corbin, 2000)(Nrc2006).
압출 및 퍼핑이 완료된 후에는 압출 과정에서 주입된 증기와 물을 제거하기 위해 건조해야 합니다. 일반적으로 식품의 수분 함량은 가공 과정에서 22%~28%에 달할 수 있으며, 가공 후에는 제품의 유통기한에 맞춰 수분 함량을 10%~12%까지 낮추기 위해 건조해야 합니다. 건조 과정은 일반적으로 별도의 냉각기를 갖춘 연속 건조기 또는 건조기와 냉각기를 함께 사용하여 완료됩니다. 적절한 건조가 이루어지지 않으면 압출된 반려동물 사료가 부패할 수 있으며, 미생물 번식과 곰팡이 증식 속도가 매우 빠릅니다. 이러한 미생물은 대부분 고양이와 개를 병들게 할 수 있습니다. 예를 들어, 개 사료 봉지에 있는 곰팡이가 생성하는 소량의 독소도 개에게 영향을 미칠 수 있습니다. 반려동물 사료의 자유수분 함량을 측정하는 데 일반적으로 사용되는 지표는 수분활성도(IIE)로, 동일 온도에서 반려동물 사료 표면의 국부 수압과 증기압의 평형 비율로 정의됩니다. 일반적으로 대부분의 박테리아는 수분활성도가 0.91보다 낮으면 생장할 수 없습니다. 수분활성도가 0.80보다 낮으면 대부분의 곰팡이도 생장할 수 없습니다.
반려동물 사료 건조 과정에서는 제품의 수분 함량을 조절하는 것이 매우 중요합니다. 예를 들어, 제품의 습도가 25%에서 10%로 건조될 때, 건조 사료 1,000kg을 생산하기 위해서는 200kg의 물이 증발해야 합니다. 습도가 25%에서 12%로 건조될 때, 건조 사료 1,000kg을 생산하기 위해서는 173kg의 물만 증발시키면 됩니다. 대부분의 반려동물 사료는 원형 컨베이어 건조기에서 건조됩니다.
03: 압출 퍼프 사료의 장점
좋은 맛의 장점 외에도 퍼프드 반려동물 사료는 다음과 같은 여러 가지 장점을 가지고 있습니다.
① 사료 퍼핑 과정에서 발생하는 고온, 고압, 고습 등의 기계적 영향은 사료 내 전분의 호화도를 현저히 높이고, 단백질을 변성시키며, 다양한 미생물이 생성하는 리파아제를 동시에 파괴하여 지방의 안정성을 높여 동물의 소화율과 사료 이용률을 향상시키는 데 효과적입니다.
②압출실 내의 원료의 고온고압은 원료에 포함된 각종 병원성 미생물을 사멸시켜 식품이 관련 위생요건을 충족시키고, 식품 섭취로 인한 각종 소화기 질환을 예방할 수 있습니다.
③ 압출 및 퍼핑을 통해 다양한 모양의 과립 제품을 생산할 수 있습니다. 예를 들어 고양이 사료를 물고기 모양으로, 개 사료를 작은 뼈 모양으로 생산할 수 있어 애완동물의 식사 욕구를 향상시킬 수 있습니다.
④ 퍼핑을 통해 음식의 소화성을 향상시킬 수 있으며, 음식의 맛과 향을 향상시킬 수 있습니다. 이는 아직 소화기관이 발달하지 않은 어린 개와 고양이에게 특히 중요합니다.
⑤ 건식압출펠릿사료의 수분함량은 10~12%에 불과하여 곰팡이 발생 없이 장기간 보관이 가능합니다.
04: 압출이 영양소 소화율에 미치는 영향
애완동물 사료의 압출 공정은 다양한 영양소, 특히 전분, 단백질, 지방, 비타민의 소화율에 상당한 영향을 미칩니다.
전분은 템퍼링 및 압출 중에 고온, 고압 및 습기의 결합 작용으로 젤라틴화를 겪습니다.특정 과정은 분말 혼합물의 전분이 물을 흡수하기 시작하고 증기 조절에서 용해되어 원래의 결정 구조를 잃는 것입니다.압출 공정 중에 습기, 온도 및 압력이 더욱 증가함에 따라 전분의 팽윤 효과가 더욱 강화되고 어느 정도 전분 과립이 파열되기 시작하며 이때 전분이 젤라틴화되기 시작합니다.압출된 재료가 다이에서 압출될 때 압력이 갑자기 대기압으로 떨어지기 때문에 전분 과립이 급격히 파열되고 젤라틴화 정도도 급격히 증가합니다.압출 공정의 온도와 압력은 전분의 젤라틴화 정도에 직접적인 영향을 미칩니다.Mercier et al. (1975)는 수분 함량이 25%일 때 옥수수 전분의 최적 팽창 온도가 170~200℃임을 밝혔습니다. 이 범위에서 호화 후 전분의 체외 소화율은 80%에 도달할 수 있었습니다. 팽창 전 소화율(18%)과 비교했을 때 18%나 크게 증가했습니다. Chiang 등(1977)은 65~110℃ 범위에서 전분의 호화도는 온도가 증가함에 따라 증가하지만, 공급 속도가 증가함에 따라 전분의 호화도는 감소한다는 것을 밝혔습니다.
증기 처리 및 압출 공정 또한 단백질의 소화율에 상당한 영향을 미치며, 일반적으로 단백질은 동물 소화에 유리한 방향으로 변화하는 경향이 있습니다. 증기 처리 및 기계적 압력의 작용으로 단백질은 변성되어 과립을 형성하고, 수용해도가 감소합니다. 단백질 함량이 높을수록 수용해도는 더욱 감소합니다.
전분의 호화는 단백질의 수용성에 상당한 영향을 미칩니다. 호화된 전분은 단백질을 감싸는 막 구조를 형성하여 단백질의 수용성을 감소시킵니다.
단백질이 팽창하면 구조도 변하여 4차 구조가 3차 구조 또는 2차 구조로 분해되어 소화 과정에서 단백질의 가수분해 시간이 크게 단축됩니다. 그러나 단백질 내부의 글루탐산이나 아스파르트산은 라이신과 반응하여 라이신의 이용률을 감소시킵니다. 고온에서 아미노산의 ε-아미노기와 당 사이의 메일라드 반응 또한 단백질의 소화율을 감소시킵니다. 항트립신과 같은 원료의 항영양인자 또한 가열 시 파괴되어 다른 측면에서 동물의 단백질 소화율을 향상시킵니다.
전체 생산 과정 동안 식품의 단백질 함량은 기본적으로 변하지 않으며 아미노산의 효능도 크게 변하지 않습니다.
게시 시간: 2023년 3월 2일