專利名稱：可食熱塑性塑料和營養的分段的寵物咀嚼物的制作方法
技術領域：
本發明涉及可食熱塑性塑料。更具體地說，涉及一種由可食蛋白質-基營養熱塑性塑料制成的寵物咀嚼物、及其使用方法。
大多數寵物本性是嬉戲的，這是寵物主人對寵物所能容忍的。但這種嬉戲性情可能以一種破壞方式表現出來。寵物可在表現其嬉戲性的同時破壞鞋、家具、窗簾、和其它物品。由于寵物將其嬉戲能量花費在寵物咀嚼物上，寵物不太會破壞性地咀嚼家庭物品。
咀嚼在狗的生命中起著重要作用。咀嚼不僅有助于動物消化食物和吸收營養，而且咀嚼還促進健康的堅強牙齒。寵物通常在出牙時咀嚼物品。年齡2-6個月之間的小動物通過咀嚼來減輕出牙疼痛。其它的狗崽也因為出牙原因而咀嚼。即使它們的牙齒在里面，根部沒有完全固定，因此咀嚼減輕了根部固定時的疼痛。
對于年長的狗和其它寵物，咀嚼也可以是一種動物游戲。大多數寵物喜歡捕捉游戲并通常咀嚼投向它們的物品。
大約自從狗成為人們生活的一部分，它們就得到動物骨頭進行咀嚼。骨頭減輕了出牙的疼痛，提供游戲目標，并向寵物提供一定營養。但某些動物骨頭可破裂并對寵物造成內傷。
因此，已經開發出許多由寵物使用的咀嚼物。但許多咀嚼物是由可對寵物有害的成分制成的。例如，生皮骨或絲棉玩具是大多數狗所喜歡的，因為它們包含天然香味。但這些咀嚼物會破裂并對寵物造成內傷。由生皮制成的咀嚼物可通過寵物的咀嚼作用迅速破壞。另外，這些人造咀嚼物是不可食的并只能提供較少的營養。
其它的人造咀嚼物是由骨頭形式的硬塑料制成的。這些咀嚼物主要為較大寵物制造。較小的寵物和小動物由于骨頭的尺寸和硬度而不能咀嚼這些塑料骨頭。這些塑料骨頭也會破裂，因此必須小心以防對寵物造成內傷。如同生皮骨頭，塑料咀嚼物也是不可食的并向寵物提供較少的營養。
目前市場上有幾種人造寵物咀嚼物。一個例子是由在塑料聚合物中分散有動物膳食的模塑合成熱塑性塑料制成的。該咀嚼物堅硬并造成較少的可能出現于天然骨頭的牙齒磨損。但這種咀嚼物不是可食的并且沒有營養。另外，該合成聚合物不是可生物降解的，而且可能會危害環境。
其它的寵物咀嚼物由具有中間材料的玉米淀粉基材料或玉米淀粉乙烯基-共聚物制成。這些咀嚼物缺少營養價值且不能替代或補充寵物的日常飲食。
在所有情況下，如果該狗是一個挑釁性咀嚼者并能夠破碎異常大塊的人造咀嚼物時，必須要小心。
最近，已開發出滿足不同需求的寵物咀嚼物。例如，環境友善的咀嚼物由具有可生物降解共聚物的天然玉米、小麥、或米淀粉制成。其它的咀嚼物包含也可生物降解的纖維素纖維。
為了減輕對寵物的可能損害，已經開發出耐破裂的咀嚼物。
但仍然需要一種完全可食和可生物降解的寵物咀嚼物。提供一種對所有年齡或大小的寵物都安全的咀嚼物是本領域一個更深遠的進步。提供一種向寵物提供營養益處的寵物咀嚼物也是一個進步。本領域的另一進步將是，該咀嚼物向寵物提供完全的營養平衡。另一進步將是，該咀嚼物有助于保持良好的口腔衛生以及寵物牙齒和牙齦的健康。提供一種可用于訓練寵物的寵物咀嚼物也將是本領域的另一進步。本文公開和要求了這種寵物咀嚼物以及使用和制造方法。
目前優選的植物蛋白質是大豆蛋白質。大豆蛋白質可得自各種各樣的來源，包括大豆蛋白質濃縮物，大豆蛋白質分離物，和其組合。
植物蛋白質也可包含來自其它的植物(包括谷類)的蛋白質。這種谷類可包括，但不限于，小麥，黑麥，燕麥，大麥，玉米，米，小米，和高粱。谷類蛋白質優選自麥醇溶蛋白，谷蛋白，裸麥醇溶蛋白，燕麥蛋白，大麥醇溶蛋白，玉米醇溶蛋白，米谷蛋白，高粱醇溶蛋白，和其組合。應該理解，大豆、谷類和其它的植物蛋白質的組合在本發明的范圍內。
動物蛋白質也可來自各種各樣的來源，包括，但不限于，酪蛋白，白蛋白，膠原，明膠，角蛋白，以及這些和其它的動物來源蛋白質的組合。
用于熱塑性塑料的淀粉可以是天然的未改性的淀粉，化學改變的淀粉，預膠凝化淀粉，以及這些和其它的淀粉的組合。如果使用天然淀粉，該天然淀粉優選包括玉米淀粉，高直鏈淀粉的玉米淀粉，馬鈴薯淀粉，甜馬鈴薯淀粉，小麥淀粉，米淀粉，木薯淀粉，高粱淀粉，以及這些和其它的天然未改性的淀粉的組合。
可用于本發明的化學改變的淀粉的例子包括，但不限于，羥乙基淀粉，羥丙基淀粉，羧甲基淀粉，乙酰基化高直鏈淀粉，淀粉乙酸酯，淀粉馬來酸酯，淀粉辛烯基琥珀酸酯，淀粉琥珀酸酯，淀粉鄰苯二甲酸酯，羥丙基化高直鏈淀粉(hydroxypropylate high amylose starch)，交聯淀粉，淀粉磷酸酯，羥丙基二淀粉磷酸酯，淀粉丙酰胺，以及這些和其它的化學改變的淀粉的組合。
本發明的可食纖維可包括可溶性和不溶性纖維。這些纖維可包括膳食纖維，天然纖維素纖維，以及這些和其它的纖維的組合。
本發明的可食熱塑性塑料優選包括金屬鹽水合物。在某些實施方案中，該金屬鹽水合物可以是鈣，鈉，鉀，鋅，鐵，鋁，或磷鹽，或其混合物。金屬鹽水合物也可以是氯化物，碳酸鹽，硫酸鹽，乳酸鹽，草酸鹽，硼酸鹽，磷酸鹽，或乙酸鹽，或其混合物。目前優選用于本發明的某些金屬鹽水合物的例子包括CaCl2·2H2O、CaSO4·2H2O、AlK(SO4)2·12H2O、AlNH4(SO4)2·12H2O、FeCl2·6H2O、CaHPO4·2H2O、Ca(C3H5O3)2·5H2O、和Na2B4O7·10H2O。
在某些實施方案中，本發明的可食熱塑性塑料可包含調味料，這樣對寵物更加可口。該調味料的存在量優選為約0.5-15wt.％。這些調味料可包括天然調味料例如雞粉，火雞粉，洋蔥粉，大蒜粉，植物油，肉，動物產品，雞肉，雞脂肪，牛皮，牛肉，牛脂肪，豬皮，豬肉，豬脂肪，干肉絲，以及這些和其它的調味料的組合。
可食熱塑性塑料也可包含最高20wt.％的可食增塑劑。更優選，可食熱塑性塑料可包含12-18wt.％可食增塑劑。可食增塑劑優選包括，但不限于，甘油，脫水山梨醇，乙二醇，丙二醇，二甘醇，二丙二醇，甘露糖醇，山梨醇，以及這些和其它的可食增塑劑的組合。
可加入最高10wt.％的改性劑以提高可食熱塑性塑料的機械和加工性能。這種改性劑包括藻酸鈉，果膠，角叉菜膠，角豆膠，瓊脂，甘露聚糖，碳水化合物樹膠，和其組合。
可向熱塑性塑料中加入營養物以增加可食熱塑性塑料的營養含量。這種營養物可包括維生素，無機物，痕量元素，動物脂肪，植物油，卵磷脂，和草藥。營養物的加入量優選為可食熱塑性塑料的最高5wt.％。
維生素可包括，但不限于，維生素A，維生素，B，維生素B2，維生素B3，維生素B12，維生素C，維生素D，維生素E，煙酸，生物素，甲萘醌，葉酸，吡哆辛，和其組合。
無機物如鈣，鉀，鎂，和鈉也可作為營養物提供。也可包含痕量濃度的其它的營養物如鐵，磷，鋅，錳，碘，硒，和鈷。
油在寵物飲食中是重要的，用以提供健康的毛皮覆蓋。因此，油如亞麻種子油，向日葵油，亞麻酸，牛脂肪，豬脂肪，和雞脂肪可加入到可食熱塑性塑料中。
也可加入某些天然草生植物如亞麻種子，迷迭香，茴香，黃春菊，纈草，蕁麻葉，紅莓葉，海索草，絲蘭，和洋蘇草以向寵物提供營養。
由于該熱塑性塑料是可食且包含營養物，它會發生變質。因此，在某些實施方案中，該熱塑性塑料可包含防腐劑如丙酸鈣，山梨酸，山梨酸鉀，丁基化羥基茴香醚(BHA)，丁基化羥基甲苯(BHT)，乙氧喹(ethoxyquin)，乳酸，苯甲酸，苯甲酸鈉，p-羥基苯甲酸乙酯，p-羥基苯甲酸丙酯，以及這些和其它的已知的防腐劑的組合。
寵物口腔衛生對喜歡與寵物關系密切的許多寵物主人是重要的。在某些實施方案中，該熱塑性塑料包含衛生添加劑以清潔和護理寵物的口腔。典型的衛生添加劑可包括抗牙垢劑，焦磷酸鈣，三聚磷酸鈉，檸檬酸鋅，磷酸氫鈣，脫薄荷醇化薄荷油(薄荷素油)(dementholized peppermint oil)，薄荷油，山梨醇，和脫水山梨醇。
可食熱塑性塑料在模塑時具有一定的物理性能。在一個實施方案中，模塑的熱塑性塑料的拉伸強度為約1-5MPa。更優選，拉伸強度是約1.5-2.5MPa。模塑的熱塑性塑料也可具有約6-100％的百分伸長率。更優選，百分伸長率是約20-80％。模塑的熱塑性塑料也可具有約65-2600MPa的楊氏模量。更優選，楊氏模量是約65-1000MPa。
本發明還涉及一種模塑成為分段構型的營養寵物咀嚼物，這樣各個段可折斷并根據需要供給寵物。寵物咀嚼物可成型為具有許多被以下稱作刻痕的很多刻痕，凹痕，孔眼，或切口或其它的定域結構減弱處分隔的段。刻痕用于減弱在預定位置上的寵物咀嚼物。這種減弱的寵物咀嚼物可在刻痕位置上斷裂，這樣取出一段，給予寵物。寵物咀嚼物可以各種各樣的橫截面構型成型。這些橫截面可包括，但不限于，環，正方形，長方形，多邊形，橢圓形，星形，或想象的形狀如某個州的輪廓，狗品種，或其它的符號。
在某些優選實施方案中，寵物咀嚼物可由上述熱塑性塑料成型，但在本發明范圍內也可使用其它的已知的和新的組合物來形成獨特的分段構型。
寵物咀嚼物可成型為基本上線性的還可以是彎曲的、環形的、或呈現其他形狀。
寵物咀嚼物優選具有約4-12英寸的常規長度。盡管長度可根據需要延伸至幾個英尺。
本發明還公開了一種使用分段的營養寵物咀嚼物來訓練寵物的方法。該方法包括得到一種營養的寵物咀嚼物，施加力以折斷該寵物咀嚼物，將寵物咀嚼物段遞送給寵物，然后讓寵物咀嚼該段。
附圖的簡要描述
圖1是本發明營養的寵物咀嚼物的一個實施方案的透視圖；圖2是本發明營養的寵物咀嚼物的一個實施方案的透視圖；和圖3是本發明營養的寵物咀嚼物的一個實施方案的透視圖。
本發明的詳細描述本發明涉及一種用于寵物咀嚼物的可食熱塑性塑料。通過配制可食熱塑性塑料以向寵物提供平衡的營養，同時護理寵物口腔衛生。該可食熱塑性塑料優選通過結合植物和動物蛋白質，淀粉，碳水化合物，各種營養物，膳食纖維，衛生添加劑，防腐劑，水，加工助劑，調味料，著色劑，和改性劑而制成。
本發明的可食熱塑性塑料具有良好的加工流動性和優異的機械性能，這使得它可用于模塑成寵物咀嚼物和其他形式。
在本發明目前優選的一個實施方案中，該可食熱塑性塑料包含約30-50wt.％的植物和動物蛋白質的組合以及20-50wt.％淀粉。
模塑時，該可食熱塑性塑料具有良好的機械性能。拉伸強度優選為約1-5MPa。百分伸長率優選為約6-100％，楊氏模量優選為約65-2600MPa和更優選約65-1000MPa。
模塑的可食熱塑性塑料的紋理、柔順性、和堅硬性鼓勵咬啃，這對狗和其它的寵物是有益的。咬啃作用使得寵物牙齒柔軟地刺入該模塑熱塑性塑料，促進清潔、健康的牙齒和新鮮的呼吸。
蛋白質優選為植物和動物蛋白質的組合。植物蛋白質和動物蛋白質包含不同的氨基酸，無機物，痕量元素，維生素，和其它的營養物。因此，植物和動物蛋白質在可食熱塑性塑料中的組合提供了氨基酸，無機物，痕量元素，維生素，和其它的營養物的營養平衡。
如上所述，該可食熱塑性塑料可用植物蛋白質配制。這種植物蛋白質包括大豆蛋白質。大豆蛋白質可在本發明的一個實施方案中單獨使用或與其它的植物或動物蛋白質結合使用。大豆蛋白質可以各種形式如大豆蛋白質分離物，大豆蛋白質濃縮物，和其組合使用。在可食熱塑性塑料的某些實施方案中，也可使用來自其他來源如谷類的植物蛋白質。這些谷類可包括小麥，黑麥，燕麥，大麥，玉米，米，稷，和高粱。因此，在本發明的某些實施方案中，植物蛋白質可包括谷蛋白，玉米醇溶蛋白，大麥醇溶蛋白，燕麥蛋白，高粱醇溶蛋白，裸麥醇溶蛋白，panicin，和米谷蛋白。
動物蛋白質可單獨使用或與植物蛋白質結合使用。合適的動物蛋白質的例子包括酪蛋白，白蛋白，膠原，明膠，和角蛋白。在本發明的一個實施方案中，微生物如面包師的酵母或啤酒酵母也可提供蛋白質源。
除了以上列舉的天然存在的蛋白質，化學改性蛋白質也可用于提高組合物的加工流動性和物理性能。
淀粉是本發明可食熱塑性塑料的另一成分。淀粉可以是天然的未改性的淀粉，化學改性淀粉，預膠凝化淀粉，以及這些和其它的淀粉的組合。在本發明的某些實施方案中，可以使用天然淀粉，如玉米淀粉，包括玉蜀黍，蠟狀玉蜀黍，和高直鏈淀粉玉米淀粉，馬鈴薯淀粉，甜馬鈴薯淀粉，小麥淀粉，米淀粉，木薯淀粉，和其組合。淀粉和其它的碳水化合物可以谷類粉，如小麥粉，米粉，玉米粉，以及這些和其它的面粉的組合的形式提供。
為了提供平衡的營養，該可食熱塑性塑料可通過加入營養物而富含營養。在本發明的某些實施方案中，營養成分可包括維生素和無機物。所有的狗和寵物都因最佳健康而需要合適數量和比率的維生素和無機物。維生素A，維生素B1，維生素B2，維生素B3，維生素B12，維生素C，維生素E，維生素D，煙酸(維生素PP)，生物素(維生素H)，甲萘醌(維生素K)，葉酸(維生素B0)，和吡哆辛(B6)為寵物所需要。因此，這些和其它的維生素可在本發明的某些實施方案中加入可食熱塑性塑料。
無機物對骨骼形成、肌肉新陳代謝、流體平衡、和神經系統功能是重要的。無機物以較多的或痕量的濃度存在于生物體中。因此在本發明的某些實施方案中，該可食熱塑性塑料富含無機物。可以較多濃度包括的無機物是鈣，鉀，鎂，和鈉。盡管痕量元素的膳食要求是最低的，但它們對保持良好的健康是重要的。可以痕量濃度包括的無機物是鐵，磷，鋅，錳，碘，硒，和鈷。
可食熱塑性塑料也可包括金屬鹽水合物以補充無機物。這種金屬鹽水合物可包括鈣，鈉，鉀，鋅，或鐵鹽。作為無機營養物，金屬鹽水合物也可以是碳酸鹽，硫酸鹽，乳酸鹽，草酸鹽，硼酸鹽，磷酸酯，硫酸鹽，氯化物鹽或其混合物。目前優選的金屬鹽水合物的例子包括，但不限于，FeCl2·6H2O、CaHPO·2H2O、Ca(C3H5O3)2·5H2O、CaSO4·2H2O、AlK(SO4)2·12H2O、AlNH4(SO4)2·12H2O、CaCl2·2H2O、和Na2B4O7·10H2O。金屬鹽供給用于平衡膳食的無機物，而且在制造小動物出牙處理物中起著改性劑作用。優選，可食熱塑性塑料包括至少一種CaSO4·2H2O、AlK(SO4)2·12H2O、AlNH4(SO4)2·12H2O、和Na2B4O7·10H2O以提高可食熱塑性塑料的物理性能和用作加工助劑。另外，金屬鹽如硼砂和其它的硼酸鹽是無毒的并具有抑菌，殺真菌，和殺蟲性能，這樣可延長可食熱塑性塑料的儲存期。
纖維也是本發明的一個重要方面。用于可食熱塑性塑料的天然粗纖維可包括可溶性和不溶性膳食纖維。不溶性纖維可來自麥麩。可溶性纖維的來源包括蔬菜纖維，水果纖維，和某些谷類纖維如燕麥和大麥。
膳食纖維是一種重要的排泄膨脹劑。麥麩是一種有效的排泄膨脹劑。天然粗纖維的主要生理作用包括促進規律性、防止便秘、和防止結腸和其它的癌。
口腔衛生添加劑也可包括在該可食熱塑性塑料中以促進健康的牙齒和牙齦以及良好的呼吸。典型的衛生添加劑可包括抗牙垢劑和清涼劑。衛生添加劑如焦磷酸鈣、三聚磷酸鈉、檸檬酸鋅和磷酸氫鈣用作清潔磨料以清潔寵物的牙齒。清涼劑如薄荷素油，薄荷油，山梨醇，和脫水山梨醇有助于寵物保持愉悅的呼吸氣息。
皮膚和頭發對狗和其它的寵物十分重要。可向可食熱塑性塑料中加入脂肪酸之類的成分和其它的天然產物以促進健康的皮膚和頭發。脂肪對于良好的皮膚健康是必要的并提供必要的ω-脂肪酸以保持皮膚細胞中的水分。本發明范圍內的脂肪酸可來自動物脂肪如牛油，雞脂肪，豬脂肪，魚肉，和魚油。其它的脂肪酸如亞麻種子油提供其它的必要脂肪酸如有助于減少對跳蚤叮咬的過敏反應嚴重性的ω3。卵磷脂也可加入可食熱塑性塑料中，這有助于消化和吸收供給外皮的脂肪。可以加入天然草本植物如迷迭香和洋蘇草以刺激毛球生長和皮膚抓痕的愈合。另外，維生素E，生物素，和煙酸助劑可包括在可食熱塑性塑料的某些實施方案中，這有助于毛發和皮膚的生長和健康。
防腐劑通常是食品中必需的。目前，狗食制造商使用幾種抗氧化劑以防脂溶性維生素的降解和防止食物變質。由于本發明的熱塑性塑料是可食和可生物降解的，防腐劑可能是必需的以防熱塑性塑料的變質。這些防腐劑可包括丁基化羥基茴香醚(BHA)，丁基化羥基甲苯(BHT)，乙氧喹(6-乙氧基-1，2-二氫-2，2，4-三甲基喹啉)，維生素C，和維生素E。BHA和BHT通常一起使用且美國食品和藥品署一般認為是安全的(GRAS)。乙氧喹是一種由Monsanto化學公司制造的抗氧化劑，已在美國用于狗食許多年。但乙氧喹目前在歐洲受禁止。用于本發明的防腐劑也可包括殺菌劑，如丙酸鈣，山梨酸，山梨酸鉀，乳酸，苯甲酸，苯甲酸鈉，p-羥基苯甲酸乙酯，和p-羥基苯甲酸丙酯。
可食熱塑性塑料的其它成分是水。水在混合和加工各成分的過程中用作增塑劑。優選在可食熱塑性塑料中包括有效量的水以提高該組合物的加工流動性。本發明的水含量可調節為約8-20wt.％。大多數水含量在加工和模塑熱塑性塑料的過程中被去除，然后將產品干燥。最終的模塑制品優選包含約8-15wt.％水。如果存在太多的水，該熱塑性塑料可能發霉和腐爛。
其它的增塑劑可用作加工助劑。這些增塑劑提高了熱塑性塑料的加工流動性。增塑劑還增強由熱塑性塑料制成的制品的柔韌性。
在本發明的某些實施方案中，增塑劑的存在量最高為20wt.％。在本發明的其它實施方案中，增塑劑的存在量為約12-18wt.％。增塑劑應該是可食且與本發明的熱塑性塑料化學相容。典型的可用于本發明的可食增塑劑包括甘油，脫水山梨醇，乙二醇，丙二醇，二甘醇，二丙二醇，甘露糖醇，和山梨醇。
由于可食熱塑性塑料要制成多寵物有吸引力，可在可食熱塑性塑料中包括調味料。這些調味料提供能吸引和引誘寵物的香味和氣味。在某些實施方案中，調味料優選分布在整個模塑組合物中，這樣該有吸引力的氣味或香味保持在該模塑熱塑性塑料的整個期限中。可用于本發明的調味料包括植物和動物香料如大蒜粉，鹽，洋蔥粉，植物油，玉米油，花生油，動物肉，動物產品，牛皮，豬皮，雞肉，雞脂肪，牛肉，牛脂肪，豬肉，豬脂肪，和干肉絲。
某些改性劑可加入熱塑性塑料以增強機械性能，提高加工性能，和提高熱塑性塑料的味道。這些改性劑可包括碳水化合物樹膠如果膠，角叉菜膠，角豆膠，瓊脂，甘露聚糖，和藻酸鈉。
本發明的可食熱塑性塑料可容易地通過擠塑、注塑、轉移模塑、和壓塑而成型。模塑產品可具有優異的物理性能，拉伸強度，柔韌性，剛性，和表面硬度，并向寵物提供平衡營養。
在制備可食熱塑性塑料時，各成分應該充分混合。混合可以各種方式進行，如在室溫下使用攪拌混合機進行簡單共混。各成分也可在高速混合器中預混。
另外，該可食熱塑性塑料可在具有桿(L/D＞4∶1)或片材模頭的雙螺桿擠出機中混合。雙螺桿擠出機可以是具有反-或共旋轉螺桿的多模式雙螺桿擠出機。所有成分可通過將各成分由雙螺桿擠出機預定區域中的各個料斗加料到擠出機中而直接在雙螺桿擠出機中混合。
加工條件可根據需要變化以獲得有效的混合并形成勻質組合物。例如，可以改變沿著擠出機的溫度分布，壓力，螺桿速度，螺桿構型，各成分的加料速率，和生產速率。可用于制造熱塑性塑料的雙螺桿擠出機的一個例子是由Leistritz銷售的雙螺桿擠出機，Micro-18。
寵物咀嚼物的水分含量可通過干燥而調節。水含量是優選約8-12wt.％。
擠出機由6個區組成。每個區具有不同的溫度范圍。區1的溫度可以是約85℃。區2的溫度可以是約90-100℃。區3的溫度可以是約110-120℃。區4的溫度可以是約110-120℃。區5的溫度可以是約100℃。區6的溫度可以是80-95℃。模頭溫度是約80℃，螺桿速度可設定為約150rpm。目前優選的擠出機模頭壓力可以是約160-880psi。
參考圖1，營養的寵物咀嚼物10可具有多個由多個刻痕14分隔的段12。該營養的寵物咀嚼物10可由以上公開的可食熱塑性塑料或用于制造寵物咀嚼物的其他已知的和新的材料如營養組合物，塑料，生皮，和類似物制成。
營養的寵物咀嚼物10可以擠塑、注塑、壓塑之類的方式模塑。刻痕14可在模塑過程中形成，或可通過切割、穿孔、或其它類似弱化方式隨后加入。
現在參考圖1-3，營養的寵物咀嚼物10的橫截面20可成型為各種各樣的形式例如正方形22，長方形24，和環26。橫截面20也可成型為星、橢圓、或想象的形狀如狗品種、商標形狀、某個州的輪廓等。
模塑時，該營養的寵物咀嚼物可具有良好的拉伸強度，其范圍為約1-5MPa，優選約1.5-2.5MPa。它可具有良好的柔韌性，其中百分伸長率為約20-100％，優選約20-80％。楊氏模量可以是約65-2,600MPa，優選約65-1,000MPa。
該營養寵物咀嚼物10由多個段12形成。營養的寵物咀嚼物的長度16可以是約4英寸至幾英尺，但為了方便，該長度優選為約4-12英寸。段18的長度也可變化，使用例如1/4英寸，1/2英寸，3/4英寸，最高1英寸或更高的長度。
在訓練寵物的過程中，段12可通過將彎曲力橫向施加到刻痕14上而掰斷和取出。一旦取出一段，它可作為獎賞給予寵物，投向寵物用作補償，或用作簡單的咀嚼玩具。
本發明通過以下的詳細實施例進一步描述。這些實施例無意于限定已在前述說明中給出的本發明范圍。在以下實施例中，將本發明范圍內的組合物模塑成例如描述于美國測試和材料協會(ASTM D638-86)的標準測試試樣。該模塑制品的拉伸性能按照ASTM標準方法D638-86，使用Instron通用測試系統(型號4465)測試。
實施例1可食熱塑性塑料的物理性能可食熱塑性塑料由植物蛋白質和動物來源蛋白質材料組合物與淀粉或碳水化合物的組合而制成。將各成分在高速混合器(Henschel MixersAmerica，Inc.，FM10加熱器混合器)中，在室溫下，以混合器速度1800rpm預混3-4分鐘。各成分利用一個具有6英寸片材模頭(具有6個機筒區)的Leistritz Micro-18共旋轉雙螺桿擠出機進一步加工。
每個區具有以下的溫度分布區1約90℃，區2約90-100℃，區3約110℃，區4約110℃，區5約90℃，和區6約85℃。模頭溫度是約80C。螺桿速度設定為約150rpm。模頭壓力是約160-880psi。
在擠出片材之后，按照美國測試和材料協會(ASTM D638-86)加工ASTM標準測試試樣。片材厚度是約2.00mm。
該組合物的各成分和結果在表1中給出。表1還給出了由植物蛋白質，動物蛋白質，和淀粉的組合制成的模塑可食熱塑性塑料的物理性能。
這些物理性能表現出非常良好的結果以及該可食熱塑性塑料用于寵物咀嚼物的合適強度。拉伸強度是約1.0-2.0MPa。對于該用途，該熱塑性片材具有良好的硬度和優異的挺度。百分伸長率是約17.0-103％。楊氏模量是約65-166MPa。
結果表明，由小麥谷蛋白和明膠的組合制成的寵物咀嚼物的伸長率百分數比采用大豆蛋白質分離物和酪蛋白的組合以及大豆蛋白質濃縮物，小麥谷蛋白，和明膠的組合時都要大。
該可食熱塑性塑料具有優異的柔軟性和挺度，但楊氏模量可能低于所需。
樣品4表明，該小動物出牙處理物由大豆蛋白質濃縮物，小麥谷蛋白，和明膠的組合制成。樣品4的熱塑性塑料與樣品2和3相比較好地結合了剛度和挺度，而且具有較高的拉伸強度和較好的伸長率百分數和楊氏模量。
表1樣品No.成分112 3 4大豆蛋白質223.6 --- 31.1 15.55小麥谷蛋白323.6 31.1 ---15.55酪蛋白4--- --- 8.5---明膠512.8 8.5 ---8.5玉米淀粉6--- 25.4 25.4 25.4大蒜粉71.72 1.1 1.11.1洋蔥粉81.72 1.1 1.11.1卵磷脂90.85 0.6 0.60.6火雞粉104.3 2.8 2.82.8雞粉114.3 2.8 2.82.8CaCO3120.85 0.6 0.60.6磷酸三鈣130.85 0.6 0.60.6VD3140.040.030.030.03H2O158.478.478.478.47甘油1616.916.916.916.9機械性能試樣水分含量(wt.％) 14.011.013.010.0拉伸強度(MPa)1.620.978 1.471.53伸長率(％) 52.5103 17.065.2楊氏模量(MPa)203 65.111.6166加工性能T模頭(℃)74 68 75 80螺桿速度(rpm)150 150 150 150加料器比率(％) 14 23 18 24模頭壓力(psi)560 160 230 1701成分基于100份的總重2大豆蛋白質樣品No.3是PROFAM648分離的大豆蛋白質，ArcherDaniels Midland Company；樣品Nos.1，4是PROFINEVF大豆蛋白質濃縮物，Central SOYA Co.，Inc。
3小麥谷蛋白GEM OF THE WESTVital小麥谷蛋白，Manildra MillingCorporation4酪蛋白來自牛奶(bovine milk)，約90％蛋白質(縮二脲)和0.2％乳糖，SIGMA化學公司5明膠250 Bloom，Dynagel，Inc.
6玉米淀粉C Polar Tex 05735，穩定化和交聯的玉米淀粉E1442(羥丙基二淀粉磷酸酯)，CERESTAR USA，INC.
7大蒜粉Tone′s Brothers，Inc.
8洋蔥粉Tone′s Brothers，Inc.
9卵磷脂Enhance 97，Central Soya Co.，Inc.
10火雞粉Mondovi食品公司11雞粉Mondovi食品公司12CaCO3LIGHT碳酸鈣，Specialty礦物公司
13磷酸三鈣FMC食品級，FMC公司磷化學分部14維生素D3維生素，Inc.
15水蒸餾水，WalMart Stores，Inc.
16甘油甘油99.5％USP，Ashland化學公司樣品1和2表明，大豆蛋白質濃縮物和小麥谷蛋白與碳水化合物和小麥粉的組合具有比大豆蛋白質濃縮物和小麥谷蛋白與玉米淀粉的組合更高的拉伸強度和楊氏模量。
在樣品3中，加入5.3wt.％的藻酸鈉作為改性劑。結果表明，拉伸強度和楊氏模量通過加入藻酸鈉而增加。
在樣品4中，碳水化合物樹膠(nutricol)作為改性劑加入，其量為基于樣品1總重的2.7wt.％。結果表明，拉伸強度和楊氏模量通過加入碳水化合物樹膠而增加。因此，可食熱塑性塑料的物理性能可通過加入改性劑而改進。
表2樣品No.成分11 2 34大豆蛋白質濃縮物(VF) 15.55 15.5514.7 15.1小麥谷蛋白 15.55 15.5514.7 15.1明膠 8.5 8.5 8.0 8.24玉米淀粉 25.4--- 24.1 24.7小麥粉2--- 25.4 --- ---藻酸鈉3--- --- 5.3 ---Nutricol GP751 F4--- --- --- 2.75大蒜粉 1.1 1.1 1.1 1.1洋蔥粉 1.1 1.1 1.1 1.1卵磷脂 0.6 0.6 0.52 0.55火雞粗粉 2.8 2.8 2.7 2.75雞粗粉 2.8 2.8 2.7 2.75CaCO30.6 0.6 0.520.55磷酸三鈣 0.6 0.6 0.520.55VD 0.03 0.030.030.03H2O 8.47 8.478.018.23甘油 16.9 16.916.016.5機械性能試樣水分含量(wt.％)10.0 12.011.111.0拉伸強度(MPa) 1.53 1.992.231.76伸長率(％) 65.2 27.440.363.8楊氏模量(MPa) 166 316 263 380加工性能T模頭(℃) 80 78 77 76螺桿速度(rpm) 150 150 150 150加料器比率(％) 24 31 30 22模頭壓力(psi) 170 180 210 2601成分與表1相同，且基于100份的總重2小麥粉GOLD METAL FLOUR，通用，General Mills Sales，Inc.
3藻酸鈉藻酸鈉鹽，Research化學有限公司4Nutricol GP751 F共混有角叉菜膠和葡萄糖的NUTRICOLKonjac粉，FMC公司Marine Colloids分部另外，水分含量對可食熱塑性塑料的保養和防護是重要的。該實施例說明，約8-12wt.％的水分含量可在防止變質的同時具有最佳的物理特性。
表3樣品No.成分112 3大豆蛋白質濃縮物(VF) 15.55 相同 相同小麥谷蛋白 15.55 相同 相同明膠 8.5 相同 相同玉米淀粉 25.4 相同 相同大蒜粉 1.1 相同 相同洋蔥粉 1.1 相同 相同卵磷脂 0.6 相同 相同火雞粗粉 2.8 相同 相同雞粗粉 2.8 相同 相同CaCO30.6 相同 相同磷酸三鈣 0.6 相同 相同VD30.03 相同 相同H2O 8.47 相同 相同甘油 16.9 相同 相同機械性能試樣水分含量(wt.％)10.0 9.0 61拉伸強度(MPa) 1.53 4.08 4.76伸長率(％) 65.2 16.1 5.38楊氏模量(MPa) 166 1451 2610加工條件相同的加工條件T模頭＝80(℃)，螺桿速度150(rpm)，模頭壓力＝600(psi)1成分與表1相同，且基于100份的總重膳食纖維對可食熱塑性塑料的物理性能的作用表4說明了纖維對可食熱塑性塑料的物理性能的作用。正如樣品1和2所示，拉伸強度和楊氏模量通過加入膳食纖維而提高，而伸長率百分數隨著加入膳食纖維而下降。
膳食纖維不僅提高可食熱塑性塑料的物理性能，而且還具有促進規律性、防止便秘、和防止結腸和其它癌的生理作用。纖維還有助于清潔寵物牙齒。
因此，可食熱塑性塑料的纖維含量優選為約0.5-10wt.％。
表4樣品No.成分112大豆蛋白質濃縮物(VF)100 100小麥谷蛋白 100 100明膠54.5 54.5玉米淀粉163.6163.6膳食纖維2--- 72.7大蒜粉 7.3 7.3洋蔥粉 7.3 7.3卵磷脂 3.6 3.6火雞粗粉18.2 18.2雞粗粉 18.2 18.2CaCO33.6 3.6磷酸三鈣3.6 3.6VD30.2 0.2H2O54.5 54.5甘油109 109機械性能試樣水分含量(wt.％) 10.0 10.0拉伸強度(MPa) 1.53 2.34伸長率(％) 65.2 25.7楊氏模量(MPa) 166 325加工條件T模頭(℃) 8080螺桿速度(rpm) 150 150模頭壓力(psi) 170 8801成分與表1相同，且基于100份大豆蛋白質濃縮物的總重2膳食纖維純化粉狀纖維素，BH65 FCC級，50微米，國際填料公司(International Filler Corporation)。
權利要求
1.一種可食熱塑性塑料，包含約30-50wt.％蛋白質，其中所述蛋白質包含植物和動物來源蛋白質的混合物；約20-50wt.％淀粉；約10-20wt.％水；約1-10wt.％可食纖維；約0.5-3wt.％金屬鹽水合物；和其中所述可食熱塑性塑料所模塑時的密度為約1.2-1.5g/立方厘米。
2.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述植物來源蛋白質是大豆蛋白質。
3.根據權利要求2的可食熱塑性塑料，其中所述大豆蛋白質選自大豆蛋白質濃縮物，大豆蛋白質分離物，和其組合。
4.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述植物來源蛋白質選自谷蛋白，玉米醇溶蛋白，大麥醇溶蛋白，燕麥蛋白，高粱醇溶蛋白，裸麥醇溶蛋白，米谷蛋白，和其組合。
5.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述動物來源蛋白質選自酪蛋白，白蛋白，膠原，明膠，角蛋白，和其組合。
6.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述淀粉是天然未改性的淀粉，化學改性的淀粉，預膠凝化淀粉，或其組合。
7.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述淀粉是選自玉米淀粉，高直鏈淀粉玉米淀粉，馬鈴薯淀粉，甜馬鈴薯淀粉，小麥淀粉，米淀粉，木薯淀粉，高粱淀粉，和其組合的天然淀粉。
8.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述淀粉是選自羥基乙基淀粉，羥丙基淀粉，羧基甲基淀粉，乙酰基化高直鏈淀粉，淀粉乙酸酯，淀粉馬來酸酯，淀粉辛烯基琥珀酸酯，淀粉琥珀酸酯，淀粉鄰苯二甲酸酯，羥丙基化高直鏈淀粉，交聯淀粉，淀粉磷酸酯，羥丙基二淀粉磷酸酯，淀粉丙酰胺，和其組合的化學改性淀粉。
9.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述可食纖維選自可溶性和不溶性膳食纖維，可溶性和不溶性天然纖維素纖維，和其組合。
10.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述金屬鹽水合物是鈣，鈉，鉀，鋅，鐵，鋁或磷鹽，或其混合物。
11.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述金屬鹽水合物是氯化物，碳酸鹽，硫酸鹽，乳酸鹽，草酸鹽，硼酸鹽，磷酸酯，或乙酸鹽或其混合物。
12.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述金屬鹽水合物是FeCl2·6H2O、CaHPO4·2H2O、Ca(C3H5O3)2·5H2O、CaSO4·2H2O、AlK(SO4)2·12H2O、AlNH4(SO4)2·12H2O、Na2B4O7·10H2O、CaCl2·2H2O、或其組合。
13.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，它進一步包含約0.5-15wt.％的調味料。
14.根據權利要求13的可食熱塑性塑料，其中所述調味料是雞粉，火雞粉，洋蔥粉，大蒜粉，植物油，肉，動物產品，雞肉，雞脂肪，牛皮，牛肉，牛脂肪，豬皮，豬肉，豬脂肪，干肉絲或其組合。
15.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，它進一步包含最高約20wt.％的可食增塑劑。
16.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，它進一步包含約12-18wt.％的可食增塑劑。
17.根據權利要求15的可食熱塑性塑料，其中所述可食增塑劑選自甘油，脫水山梨醇，乙二醇，丙二醇，二甘醇，二丙二醇，甘露糖醇，山梨醇，和其組合。
18.根據權利要求16的可食熱塑性塑料，其中所述可食增塑劑選自甘油，脫水山梨醇，乙二醇，丙二醇，二甘醇，二丙二醇，甘露糖醇，山梨醇，和其組合。
19.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，它進一步包含最高10wt.％的改性劑以提高可食熱塑性組合物的機械和加工性能。
20.根據權利要求19的可食熱塑性塑料，其中所述改性劑是藻酸鈉，果膠，角叉菜膠，角豆膠，瓊脂，甘露聚糖，碳水化合物樹膠，或其組合。
21.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，它進一步包含最高5wt.％的營養物。
22.根據權利要求21的可食熱塑性塑料，其中所述營養物包含維生素，無機物，痕量元素，動物脂肪，植物油，卵磷脂，和草藥中的至少一種。
23.根據權利要求22的可食熱塑性塑料，其中所述維生素選自維生素A，維生素B1，，維生素B2，維生素B3，維生素B12，維生素C，維生素D，維生素C，維生素E，煙酸，生物素，甲萘醌，葉酸，吡哆辛，和其組合。
24.根據權利要求22的可食熱塑性塑料，其中所述無機物選自鈣，鉀，鎂，鈉，和其組合。
25.根據權利要求22的可食熱塑性塑料，其中所述痕量元素選自鐵，磷，鋅，錳，碘，硒，和鈷。
26.根據權利要求22的可食熱塑性塑料，其中所述草藥選自亞麻種子，亞麻種子油，向日葵油，亞麻酸，迷迭香，洋蘇草，茴香，黃春菊，纈草，蕁麻葉，覆盆子葉，海索草，絲蘭，和其組合。
27.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，它進一步包含防腐劑，其中所述防腐劑選自丙酸鈣，山梨酸，山梨酸鉀，丁基化羥基茴香醚(BHA)，丁基化羥基甲苯(BHT)，乙氧喹，乳酸，苯甲酸，苯甲酸鈉，p-羥基苯甲酸乙酯，p羥基苯甲酸丙酯，和其組合。
28.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，它進一步包含一種衛生添加劑。
29.根據權利要求28的可食熱塑性塑料，其中所述衛生添加劑選自抗-牙垢劑，焦磷酸鈣，三聚磷酸鈉，檸檬酸鋅，磷酸氫鈣，薄荷素油，薄荷油，山梨醇，和脫水山梨醇。
30.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述熱塑性塑料在模塑時的拉伸強度為約1-5MPa。
31.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述熱塑性塑料在模塑時的拉伸強度為約1.5-2.5MPa。
32.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述熱塑性塑料在模塑時的百分伸長率為約6-100％。
33.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述熱塑性塑料在模塑時的百分伸長率為約20-80％。
34.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述熱塑性塑料在模塑時的楊氏模量為約65-2,600MPa。
35.根據權利要求1的可食熱塑性塑料，其中所述熱塑性塑料在模塑時的楊氏模量為約65-1,000MPa。
36.一種包含根據權利要求1的可食熱塑性塑料的營養的寵物咀嚼物。
37.一種營養的寵物咀嚼物，包含多個被多個刻痕分隔的段，其中所述刻痕從結構上減弱了每段之間的寵物咀嚼物，這有助于各個段從寵物咀嚼物上斷裂和分離。
38.根據權利要求37的營養的寵物咀嚼物，其中所述段包括選自環，正方形，長方形，多邊形，橢圓形，星形，或想象的形狀的橫截面。
39.根據權利要求37的營養的寵物咀嚼物，它包含一種可食熱塑性塑料，其中包含約30-50wt.％的包括植物和動物來源蛋白質的混合物的蛋白質，約20-50wt.％淀粉，約10-20wt.％水，約1-10wt.％可食纖維，約0.5-3wt.％金屬鹽水合物，且其中所述可食熱塑性塑料在模塑時的密度為約1.2-1.5g/立方厘米。
40.根據權利要求37的營養的寵物咀嚼物，其中所述寵物咀嚼物是基本上線性的。
41.根據權利要求37的營養的寵物咀嚼物，其中所述寵物咀嚼物的長度為約4-12英寸。
42.根據權利要求37的營養的寵物咀嚼物，它通過擠塑、壓塑、轉移模塑、或注塑而制成。
43.一種訓練寵物的方法，包括得到一種分段的營養的寵物咀嚼物，包括多個被多個刻痕分隔的段；從所述營養的寵物咀嚼物上選擇性折斷一段；將所述折斷的段遞送給寵物；和讓寵物咀嚼所述段。
44.根據權利要求43的訓練寵物的方法，其中所述營養的寵物咀嚼物包含一種可食熱塑性塑料，其中包含約30-50wt.％的包括植物和動物來源蛋白質的混合物的蛋白質，約20-50wt.％淀粉，約10-20wt.％水，約1-10wt.％可食纖維，約0.5-3wt.％金屬鹽水合物，且其中所述可食熱塑性塑料在模塑時的密度為約1.2-1.5g/立方厘米。
全文摘要
本發明涉及一種可食熱塑性塑料，由包含約30－50wt.％的包括植物和動物來源蛋白質的混合物的蛋白質，約20－50wt.％淀粉，約10－20wt.％水，約1－10wt.％可食纖維，約0.5－3wt.％金屬鹽水合物制成。模塑時，該熱塑性塑料具有良好的強度和挺度和其它物理性能。該可食熱塑性塑料可模塑成各種各樣的形狀，包括具有多個被多個刻痕(14)分隔的段的分段營養寵物咀嚼物(16)。刻痕(14)用于從結構上減弱該寵物咀嚼物，這樣它可斷裂成較小的塊。模塑時，該可食熱塑性塑料的密度為約1.2－1.5g/立方厘米。
文檔編號B65D1/00GK1413084SQ00817457
公開日2003年4月23日 申請日期2000年10月2日 優先權日1999年12月20日
發明者王樹桓, 李北臨, 埃弗里特·霍斯金斯, 陳呈文 申請人:天然聚合物國際股份有限公司