專利名稱：制備基于蛋氨酸鹽、可自由流動的動物飼料添加劑的工藝及由其可得的顆粒態(tài)物質(zhì)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制備基于蛋氨酸鹽的，可自由流動、容易處理的動物飼料添加劑的工藝，其中顆粒態(tài)產(chǎn)品的制備是從以傳統(tǒng)方法得到的蛋氨酸鹽溶液開始的，以及如此制備的蛋氨酸鹽顆粒態(tài)產(chǎn)品。
蛋氨酸和蛋氨酸鹽水溶液，特別是蛋氨酸鈉(DE 31 05 009 C)，還有替代物如蛋氨酸羥基同系物(MHA)，在全世界廣泛用作飼養(yǎng)家禽、豬及其它經(jīng)濟性動物的飼料添加劑，主要用來提高動物蛋白產(chǎn)量。鑒于持續(xù)增加的世界人口和持續(xù)增加的營養(yǎng)問題，蛋氨酸，作為動物生長過程中的一個必備氨基酸，以及它的不同形態(tài)，再就是其低成本產(chǎn)品，是非常重要的。根據(jù)需要，優(yōu)選固體或液體的形態(tài)。
市售蛋氨酸鈉溶液的蛋氨酸濃度為40wt％，基于等摩爾比比較時，與替代物MHA相反，其生理價值等同于固態(tài)蛋氨酸。有許多適宜的方法制備此類蛋氨酸鈉溶液，比如1.分離的蛋氨酸溶解在苛性鈉溶液中。2.5-(β-甲基巰乙基)-乙內(nèi)酰脲以NaOH和/或Na2CO3堿性水解。3.蛋氨酰胺的堿性水解。
雖然方法1給出最純的產(chǎn)物，但它較貴并最終比蛋氨酸本身的生產(chǎn)更不經(jīng)濟，這歸咎于較之固體產(chǎn)物制備時的一個附加工藝步驟。與之相反，方法2和3很早就被用于蛋氨酸的制備，因此根據(jù)生產(chǎn)容量，在DL-蛋氨酸制備過程中沒有必要分離固體。
5-(β-甲基巰乙基)-乙內(nèi)酰脲是采用公知的方法，利用常用的起始物質(zhì)甲基巰基丙醛(MMP)和氫氰酸，在氨和二氧化碳的存在下，通過直接合成來制備的。蛋氨酰胺是以公知的方法通過蛋胺腈的水解來制備的，再者就是利用常用的起始物質(zhì)MMP，氫氰酸或氰化銨或氨通過直接合成來制備的。
根據(jù)特定的需要，采用固體或液體形態(tài)的動物飼料添加劑可能是方便的。
決定生產(chǎn)哪一種的形態(tài)尤其有賴于可供使用的混合設備以及特定生產(chǎn)者的特別偏好。
在制備混合飼料時，不同種的飼料和添加劑開始時是作為單獨組分存在的，按照其特性，通過磨碎、切細、干燥或純化方法進行制備。如果單獨組分具有所需的特性，實際的混合過程就在適合本工藝的混合設備中進行。根據(jù)設備的尺寸，每個混合批量都是不同的。必備氨基酸蛋氨酸用作混合飼料的添加劑時，其濃度在范圍0.01～1.0wt％內(nèi)。經(jīng)由適當?shù)姆Q量和計量系統(tǒng)將這些量直接添加到混合飼料中。
DE 31 05 009的事實說明，當用作動物飼料添加劑時，蛋氨酸鈉或鉀的水溶液同固態(tài)蛋氨酸比較，具有等同的蛋氨酸活性。
可是，由于蛋氨酸鹽溶液低溫穩(wěn)定性受供應商所擔保的緣故，迄今只能得到濃度僅達40wt％的蛋氨酸鹽溶液。因此市售產(chǎn)品含有高達約60wt％的水，同固態(tài)蛋氨酸的運輸相比，致使運輸成本大約增加了2.5倍。這不利于蛋氨酸基液體添加劑進入市場。
鑒于此化合物強烈的吸濕特性，不考慮采用晶體蛋氨酸鈉。
但是，它對制備滿足如下要求的動物飼料添加劑可能是非常有用的1.它毫不遜色地與固態(tài)晶體蛋氨酸具有同樣的營養(yǎng)效率。2.它可以通過飼料混合器本身轉(zhuǎn)變成所需濃度的液體形態(tài)，無須用堿處理。3.在運輸中搬運盡可能小的水形式的“無效體積”，以保證運輸產(chǎn)品活性物質(zhì)的含量是高的。4.產(chǎn)品可以適合每個使用者的特殊需要，并也可選以固體應用。
從這些問題的角度來講，本發(fā)明的目的是提供以所制產(chǎn)品解決上列問題的方法。本發(fā)明也為動物飼料添加劑提供新型的和改進的固體蛋氨酸產(chǎn)品。
本發(fā)明提供一種制備基于蛋氨鹽酸的，可自由流動、容易處理的動物飼料添加劑的方法，其中起始物質(zhì)是通常以常用方法可得的蛋氨酸鹽水溶液(蛋氨酸鹽溶液)，其特征在于蛋氨酸鹽溶液經(jīng)歷一個或多個步驟轉(zhuǎn)變成顆粒態(tài)物質(zhì)。
本工藝可以連續(xù)地或分批地進行。
相對于蛋氨酸，溶液的濃度通常是10～70wt％，優(yōu)選20～60wt％，特別是25～45wt％。
優(yōu)選使用蛋氨酸鈉和/或鉀的溶液，其中蛋氨酸對鉀或鈉離子的摩爾比適宜為1.1∶1～1∶1.1，優(yōu)選1∶1。
已發(fā)現(xiàn)，事先用活性炭對待噴霧和/或成粒的溶液進行處理是有利的。
在一個實施方案中，蛋氨酸溶液在一個帶有離心霧化器的噴霧裝置中噴霧干燥，其中入口溫度(120～200℃)與出口溫度(60～100℃)的溫度差應該盡可能地大。此法得到的粉體接著轉(zhuǎn)變成顆粒態(tài)物質(zhì)。利用成粒板、成粒鼓或混合器來實現(xiàn)此目的。顆粒態(tài)混合物優(yōu)選在裝有嵌入式強力剪切混合設備(嵌入切割頭)的Eirich混合器中進行制備。
一般的過程是這樣的，噴霧干燥的粉體同蛋氨酸鹽的優(yōu)選飽和溶液一起在混合設備中成粒。
粉體對飽和溶液的重量比優(yōu)選為范圍1∶0.01～1∶0.5，相對于固體物質(zhì)。
噴霧干燥得到的粉體一般具有堆積密度350～500kg/m3，粉塵率至少為1～5％(Dr.Groschopp粉塵試驗)。
顆粒態(tài)物質(zhì)具有堆積密度大于650kg/m3，優(yōu)選大于700kg/m3，而粒徑分布63～5000μm，優(yōu)選100～3000μm，特別是100～1400μm，其中大約90％具有＞100μm的粒徑。
粒徑＜63μm的比率一般是至多2％，優(yōu)選1％，Dr.Groschopp粉塵率是＜1％，優(yōu)選＜0.5％。
本發(fā)明另一個制備顆粒態(tài)物質(zhì)的不同工藝是，在流化床中成粒。此時，噴霧蛋氨酸鈉溶液以及形成飼料添加劑顆粒態(tài)物質(zhì)僅在一個工藝步驟中完成。采用的流化床反應器可以含有一個或多個粉碎設備以調(diào)節(jié)粒徑。
此處再次優(yōu)選采用飽和蛋氨酸鹽溶液，雖然較低濃度的溶液也可選用。
流化床中穩(wěn)態(tài)條件下的重量增加因顆粒態(tài)物質(zhì)的連續(xù)出料而得到補償。通過一種特殊的操作模式，具有所需粒徑的顆粒態(tài)物質(zhì)經(jīng)卸料管出料，并可選在卸料過程中通過冷卻區(qū)域。被干燥空氣從干燥室中離析出的微細粉塵經(jīng)分離后，回到成粒工藝中以作成粒核用。在制備本發(fā)明的顆粒態(tài)物質(zhì)時，流化床干燥單元的溫度一般是100～200℃。
流化床的溫度控制以及可選配備的一個或多個粉碎設備，決定了最終的粒徑。按照本發(fā)明，可以制備具有粒徑分布63～5000μm、優(yōu)選100～3000μm、特別是100～1400μm，其中大約90％具有＞100μm的粒徑的優(yōu)選顆粒態(tài)物質(zhì)，其可選加有添加劑。根據(jù)空氣用量(空氣流率)來設計干燥器，思路是一方面顆粒態(tài)物質(zhì)不致碎裂，而另一方面低于低限粒徑的細粉塵能被離析出來。
此法制的顆粒態(tài)物質(zhì)優(yōu)選加工成圓球形，并具有堆積密度＞650kg/m3，優(yōu)選＞700kg/m3，粉塵率是＜1％，優(yōu)選＜0.5％(Dr.Groschopp粉塵試驗)。
其它的成型工藝，比如擠出法(Bextruder)也可以采用，以制備本發(fā)明的顆粒態(tài)物質(zhì)。此設備可以同其它上游工藝順序相連。因此，例如將深度混合器同Bextruder和流化床干燥器組合起來是可能的，既用于連續(xù)工藝又可用于批量工藝。
為了提高所制顆粒態(tài)物質(zhì)處理的容易度，蛋氨酸鹽溶液適宜在基于含硅物質(zhì)的添加劑的存在下噴霧和成粒。
它們包括熱解質(zhì)或5～300m2/g沉淀法制備的疏水性和親水性二氧化硅，優(yōu)選噴霧干燥的二氧化硅。微細粉碎的沸石如沸石A，或膨潤土也可采用。
此類添加劑可以或懸浮在待噴霧的溶液中或優(yōu)選與空氣流一起進入設備，在其中溶液被噴霧并可選成粒。
相對于顆粒態(tài)固體，其它添加劑的量是0.1～10wt％，優(yōu)選0.1～5wt％。顯然這些添加劑包括，除了含硅化合物以外，批準可用于動物飼料的優(yōu)選物質(zhì)，特別是脂肪酸及其鹽，優(yōu)選堿金屬或堿土金屬鹽。
這些脂肪酸包括特別是硬脂酸和棕櫚酸以及含有16～18碳原子的脂肪酸混合物，或者它們的上述鹽。
非顆粒態(tài)的蛋氨酸鈉會因其吸濕本性而容易結塊，并失去其可自由流動的特性，但沒想到這在本發(fā)明的顆粒態(tài)物質(zhì)中并不出現(xiàn)。即使暴露在空氣當中，它們也保持可自由流動和易處理性，比起噴霧干燥的粉體，對其涉及a)可自由流動特性和易處理性b)減低的粉塵含量c)減低的暴露在空氣中的結塊傾向d)高的堆積密度的性能顯示出顯著的改進。
噴霧干燥的產(chǎn)品在相對濕度55％貯存7天后結塊，而本發(fā)明的顆粒態(tài)物質(zhì)卻保持可自由流動和容易計量。
本發(fā)明的工藝可以實現(xiàn)只因此出人意料的結果，即蛋氨酸鹽在噴霧干燥器或類似設備的入口溫度大于100℃時也不分解。
由于這些化合物在堿存在下的已知的不穩(wěn)定性，因此實際中可預料到這些化合物的分解，其明顯表現(xiàn)為如出現(xiàn)黃脫色現(xiàn)象。
第一次制備的顆粒態(tài)物質(zhì)也是本發(fā)明的主旨。
制備工藝以及產(chǎn)品的實用性改進是附錄權利要求的目的。測試部分為評價本發(fā)明的顆粒態(tài)物質(zhì)，進行如下的測試1.吸濕試驗為評價室溫下的吸濕性，利用飽和溶液(殘留有過量的溶質(zhì))在多個保濕器中(直徑160mm)建立如下的空氣濕度55％相對濕度Ca(NO3)2·4H2O76％相對濕度NaCl。
每5g測試樣品均勻地分布到一個稱量瓶中(直徑50mm)，而多個稱量瓶敞口放置在室溫的保濕器(在要求的濕度下)中。1、2、3、5和7天后將稱量瓶從保濕器中取出，目測并記錄重量的增加。在少數(shù)情況下，水的含量也可以采用Karl-Fischer滴定法測定。2.結塊試驗分別填充有20g指定測試樣品、并附以1.2kg外加重量的篩印板，分別放置在相對濕度為55％或76％(采用鹽的飽和溶液調(diào)整，見試驗1)的室溫保濕器中。3天后，把如此方式得到的壓塊小心地放到水平旋轉(zhuǎn)的輥軸篩(55rpm)內(nèi)。開啟旋轉(zhuǎn)的篩體，然后測定在輥軸篩達到定義的磨耗量(10g)(低于輥軸篩的重量)后所經(jīng)歷秒數(shù)的磨耗時間。磨耗時間越短，結塊傾向越小。3.Dr.Groschopp粉塵試驗100g測試樣品通過進料漏斗1進入震動滑槽2內(nèi)。震動滑槽的頻率以控制器調(diào)整，以使粉體緩慢而均勻地流到漏斗內(nèi)。粉體經(jīng)由漏斗3和入口管路4下落到測試裝置的內(nèi)套筒5中，其位置在漏斗之下，而粉塵則散落到此容器的外面至外套筒7的基板6上(見


圖1)。
粉體添加結束后，殘留在震動滑槽和漏斗中的剩余粉體用刷子轉(zhuǎn)移到測試裝置中。5分鐘的等待時間過后，將沉積在拋光基板上的粉塵收集并稱量。粉塵含量表示為相對于初始稱量的百分數(shù)。
實施例成粒工藝采用噴霧干燥的蛋氨酸鈉(NaMet；摩爾比Met∶Na＝1∶1)，其中蛋氨酸鹽溶液以活性炭預處理。
NaMet的分析結果(噴霧干燥)堆積密度(kg/m3)500壓縮密度(kg/m3)600粒徑分布(％)＜200μm＞90％粉塵率(％) 約4(Dr.Groschopp粉塵試驗，
圖1粉塵試驗裝置)
噴霧干燥產(chǎn)品按如下條件在Eirich混合器中成粒(表1)表1 Eirich混合器中的成粒條件
測試顆粒態(tài)物質(zhì)的一般使用性能(表2)。表2顆粒態(tài)物質(zhì)的使用性能
噴霧干燥和顆粒形態(tài)蛋氨酸鈉的吸濕性和結塊傾向數(shù)據(jù)彼此有著特殊的關聯(lián)(見表3)。
在比較不同產(chǎn)品形態(tài)時，可以看到顆粒態(tài)物質(zhì)表現(xiàn)出相當小的重量增加(等于吸收的水)。在相對濕度55％下，噴霧干燥產(chǎn)品和顆粒體間的差異特別明顯。在相對濕度76％下，雖然數(shù)字上的差別較小，顆粒形態(tài)的外觀看上去更為良好。
重量增加到約18％會在產(chǎn)品上產(chǎn)生較厚或較薄的表面結殼。可對于顆粒態(tài)物質(zhì)，對玻璃容器加以短促的碰撞就足以再得到可自由流動的產(chǎn)品，而噴霧干燥粉體在“陳化”后不得不進行粉碎，以得到可自由流動的物質(zhì)。
這種看法也被評價結塊傾向(表3)時得到的結果所確證。顆粒形態(tài)蛋氨酸鈉的較低結塊傾向清楚地表現(xiàn)為較短的磨耗時間。表3噴霧干燥形態(tài)和顆粒態(tài)蛋氨酸鈉的吸濕性和結塊傾向
權利要求
1.制備可自由流動、基于蛋氨酸鹽的動物飼料添加劑的工藝，其特征在于將蛋氨酸鹽溶液轉(zhuǎn)變成顆粒態(tài)物質(zhì)。
2.權利要求1的工藝，其特征在于將蛋氨酸鹽溶液噴霧干燥，并且如此方式得到的粉體再成粒。
3.權利要求1的工藝，其特征在于將蛋氨酸鹽溶液在流化床內(nèi)同時噴霧干燥和成粒。
4.權利要求1～3的一個或多個工藝，其特征在于蛋氨酸鹽溶液經(jīng)成型工藝轉(zhuǎn)變成顆粒態(tài)物質(zhì)，可選通過擠出。
5.權利要求1～4的一個或多個工藝，其特征在于蛋氨酸鹽溶液在噴霧干燥和/或成粒前經(jīng)活性炭處理。
6.權利要求1～5的一個或多個工藝，其特征在于蛋氨酸鹽溶液在基于含硅物質(zhì)添加劑的存在下噴霧和/或成粒。
7.權利要求6的工藝，其特征在于沉淀法制備或熱解性質(zhì)的疏水性或親水性二氧化硅用作添加劑，相對于固體組分的用量為0.1～10wt％。
8.權利要求6的工藝，其特征在于微細粉碎的沸石或膨潤土用作添加劑，相對于固體組分的用量為0.1～10wt％。
9.權利要求6的工藝，其特征在于脂肪酸和/或其堿金屬/堿土金屬鹽用作添加劑，相對于固體組分的用量為0.1～10wt％。
10.前述權利要求一個或多個的工藝，其特征在于采用10～70wt％濃度的溶液，相對于蛋氨酸。
11.權利要求10的工藝，其特征在于采用25～50wt％濃度的溶液。
12.前述權利要求任何一個的工藝，其特征在于采用蛋氨酸鈉和/或鉀溶液。
13.權利要求12的工藝，其特征在于采用蛋氨酸鈉溶液。
14.前述權利要求一個或多個的工藝，其特征在于在噴霧干燥后，得到堆積密度界于范圍350～500kg/m3、粉塵率界于范圍1～5％的粉體，并接著成粒。
15.前述權利要求一個或多個的工藝，其特征在于噴霧干燥的粉體同蛋氨酸鹽的飽和溶液一起在具有強力剪切作用的混合器中成粒。
16.權利要求15的工藝，其特征在于粉體對蛋氨酸鹽飽和溶液的重量比界于范圍1∶0.01～1∶0.5，相對于固體組分。
17.前述權利要求一個或多個的工藝，其特征在于成粒過程在流化床內(nèi)進行，其可選帶有嵌入式粉碎設備。
18.權利要求一個或多個的工藝，其特征在于采用擠出成型工藝以制備顆粒態(tài)物質(zhì)，可選同深度混合器或流化床干燥器配合。
19.高流動性的蛋氨酸鹽顆粒態(tài)物質(zhì)，其特征為a)堆積密度＞650kg/m3，b)粒徑分布63～5000μm和c)粉塵含量＜1％。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備基于蛋氨酸鹽的,可自由流動、容易處理的動物飼料添加劑的工藝,其中顆粒態(tài)產(chǎn)品的制備是從以傳統(tǒng)方法得到的蛋氨酸鹽溶液開始的,以及如此制備的蛋氨酸鹽顆粒態(tài)產(chǎn)品。
文檔編號A23K1/16GK1248885SQ98802822
公開日2000年3月29日 申請日期1998年1月31日 優(yōu)先權日1997年2月25日
發(fā)明者W·拜德, H·A·哈森伯格, H·克尼斯, M·科菲爾 申請人:底古薩－胡爾斯股份公司