BR112022018059B1 - Método de preparação de aditivo de ração granular - Google Patents
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Abstract
método de preparação de aditivo de ração granular. trata-se de um método de preparação de um aditivo de ração granular. quando o método de preparação de um aditivo de ração granular de acordo com uma modalidade exemplificativa é usado, é possível preparar um aditivo de ração granular que inclui um alto teor de aminoácidos básicos, enquanto evita higroscopicidade e a aglomeração causadas pelos aminoácidos básicos. além disso, visto que o método de preparação de um aditivo de ração granular, de acordo com uma modalidade exemplificativa, pode omitir um processo de uso de ácido clorídrico, que geralmente é usado para neutralizar aminoácidos básicos, é possível simplificar o processo e solucionar problemas de processo causados pelo uso de ácido clorídrico.
Description
[001] A presente revelação refere-se a um método de preparação de um aditivo de ração granular.
[002] Um aditivo de ração é um produto destinado a ser fornecido como suplemento à dieta normal para superar a falta de ingestão diária de um composto específico. É comum a suplementação de aditivos de ração para animais de fazenda com aminoácidos para melhorar o desempenho na pecuária.
[003] Visto que os aminoácidos para aditivos de ração que são produzidos por fermentação microbiana existem juntamente com outros subprodutos em um caldo, vários métodos são usados para aumentar o teor de aminoácidos durante a preparação de aditivos de ração. Por exemplo, para aumentar o teor de aminoácidos, uma solução aquosa de aminoácidos purificada em alta concentração é misturada com um caldo de fermentação para preparar grânulos. No entanto, como uma solução aquosa de aminoácidos básicos de alto teor possui características hidrofílicas e polares, os produtos granulares finais têm alta higroscopicidade, o que causa aglomeração dos grânulos. Este fenômeno de aglomeração não é adequado para um processo de processamento que é tecnologicamente necessário em uma fábrica de ração mista. Além disso, para aumentar o teor de aminoácidos básicos, também são utilizados vários processos de purificação para remover impurezas do caldo de fermentação e um processo de cristalização com ácido clorídrico. No entanto, são necessários vários processos de purificação e os reagentes essencialmente usados são descartados como resíduos, o que causa problemas econômicos e ambientais.
[004] Consequentemente, é necessário desenvolver um método econômico de preparação de uma composição de aditivo de ração granular que inclui aminoácidos básicos com alto teor e baixa higroscopicidade.
[005] (Documento de Patente 0001) Publicação de Patente n° KR 10-20190081448
[006] Um objetivo da presente revelação é fornecer um método de preparação de um aditivo de ração granular, sendo que o método inclui as etapas de preparar uma solução aquosa de aminoácidos básicos (etapa a); e injetar dióxido de carbono na solução aquosa de aminoácidos básicos para preparar uma solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b), em que a solução aquosa de aminoácidos básicos é preparada a partir de um caldo de fermentação obtido a partir de cultura microbiana.
[007] A Figura 1 ilustra a etapa de preparar um aditivo de ração granular que inclui um alto teor de aminoácidos básicos de acordo com um aspecto;
[008] A Figura 2 ilustra um método de neutralização de uma solução aquosa de aminoácidos com o uso de uma torre de borbulhamento;
[009] A Figura 3 ilustra um método de neutralização de uma solução aquosa de aminoácidos com o uso de uma torre de absorção circulante; e
[010] A Figura 4 ilustra um método de neutralização de uma solução aquosa de aminoácidos com o uso de uma torre de absorção contínua.
[011] Cada descrição e modalidade revelada nessa invenção também pode ser aplicada a outras descrições e modalidades. Isto é, todas as combinações de vários elementos revelados nessa invenção se enquadram no escopo da presente invenção. Ademais, o escopo da presente revelação é limitado pela descrição específica descrita abaixo.
[012] Um aspecto da presente revelação pode fornecer um método de preparação de um aditivo de ração granular, sendo que o método inclui as etapas de preparar uma solução aquosa de aminoácidos básicos (etapa a); e injetar dióxido de carbono na solução aquosa de aminoácidos básicos para preparar uma solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b), em que a solução aquosa de aminoácidos básicos é preparada a partir de um caldo de fermentação obtido a partir de cultura microbiana.
[013] De acordo com o método de preparação de um aditivo de ração granular de acordo com um aspecto, o aditivo de ração granular preparado pode incluir um alto teor de aminoácidos básicos, em que os aminoácidos básicos podem ser neutralizados por injeção de dióxido de carbono para aliviar a polaridade de aminoácidos básicos. Consequentemente, é possível exibir os efeitos de redução de um aumento em higroscopicidade e fenômenos de grumosidade e aglutinação que são problemas causados pela polaridade dos aminoácidos básicos.
[014] Conforme usado no presente documento, o termo "aditivo de ração" pode se referir a uma substância que é adicionada a uma ração para melhorar a produtividade ou promover a saúde de um organismo alvo. O aditivo de ração pode ser preparado em várias formas conhecidas na técnica e pode ser usado individualmente ou em combinação com os aditivos de ração conhecidos existentes. A composição de aditivo de ração pode ser adicionada a uma ração em uma razão de composição apropriada e a razão de composição pode ser facilmente determinada por aquelas pessoas versadas na técnica à luz do senso comum e experiência no campo. A composição de aditivo de ração pode ser adicionada a uma ração para animais, como galinha, porco, macaco, cachorro, gato, coelho, vaca, ovelha, cabra, etc., porém, sem limitação a mesma.
[015] Conforme usado no presente documento, o termo "aminoácido básico" pode ser um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em lisina, arginina e histidina. O aminoácido básico pode ser um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em L-lisina, L-arginina e L-histidina. O aminoácido básico pode estar na forma de um sal ou um aminoácido livre de lisina, arginina ou histidina. O sal pode ser um sulfato, cloridrato ou carbonato, porém, sem limitação aos mesmos. O aminoácido básico tem a propriedade de se ligar facilmente à água, e pode ser polar.
[016] Conforme usado no presente documento, o termo "solução aquosa de aminoácidos básicos" pode se referir a um produto obtido pela purificação de um caldo de fermentação que inclui os aminoácidos básicos. Especificamente, a solução aquosa de aminoácidos básicos pode ser obtida por processos de filtragem, purificação e concentração de um produto de fermentação que é obtido pela cultura de uma cepa bacteriana que produz os aminoácidos básicos.
[017] O produto de fermentação pode ser obtido cultivando-se a cepa bacteriana por fermentação e a fermentação pode ser realizada por um processo em batelada alimentada (processo de ração), um processo em batelada ou um processo em batelada alimentada repetida (processo de ração repetido). Um meio de fermentação a ser usado pode ser otimizado de acordo com os requisitos da cepa de produção.
[018] Uma concentração da solução aquosa de aminoácidos básicos pode ser de cerca de 450 g/l a cerca de 650 g/l, por exemplo, cerca de 500 g/l a cerca de 600 g/l, ou cerca de 520 g/l a cerca de 580 g/l. O pH da solução aquosa de aminoácidos básicos pode ser de cerca de 10 a cerca de 11. Uma gravidade específica da solução aquosa de aminoácidos básicos pode ser de cerca de 1,10 a cerca de 1,15. A pureza da solução aquosa de aminoácidos básicos pode ser de cerca de 90% em peso a 100% em peso.
[019] O aminoácido básico tem a propriedade de se ligar facilmente à água e pode ser polar. Portanto, quando o aditivo de ração granular inclui um alto teor de aminoácidos básicos, a polaridade dos grânulos geralmente aumenta para gerar problemas de maior higroscopicidade e aglomeração. No entanto, o aditivo de ração granular preparado pelo método de preparação acima pode incluir um alto teor de aminoácidos básicos sem os problemas acima, e o aditivo de ração pode ter vantagens de transporte e armazenamento incluindo-se os aminoácidos básicos na faixa supracitada. O aditivo de ração granular de acordo com um aspecto pode incluir 50% em peso a 90% em peso, por exemplo, cerca de 55% em peso a 89,5% em peso, cerca de 60% em peso a 89% em peso, cerca de 65% em peso a 88,5% em peso, cerca de 70% em peso a 88% em peso, cerca de 75% em peso a 87% em peso, cerca de 76% em peso a 86% em peso, cerca de 77% em peso a 85% em peso, cerca de 78% em peso a 84% em peso, ou cerca de 79% em peso a 80% em peso dos aminoácidos básicos, com base no peso total dos grânulos. De acordo com o método de preparação do aditivo de ração granular, o aditivo de ração granular com a característica de alto teor pode ser preparado usando-se a solução aquosa de aminoácidos que é obtida por purificação e concentração do caldo de fermentação.
[020] No método de preparação, a cepa bacteriana produtora dos aminoácidos básicos não está limitada ao seu tipo, desde que seja capaz de produzir os aminoácidos básicos sem se afastar do escopo da presente revelação. Os exemplos específicos do mesmo podem incluir cepas do gênero Corynebacterium.
[021] Além disso, as condições sob as quais a cepa bacteriana produz os aminoácidos básicos podem ser condições sob as quais a quantidade de produção dos aminoácidos básicos é elevada, mas a quantidade de acumulação dos mesmos na cepa bacteriana, é pequena.
[022] O produto de fermentação pode ser filtrado e, especificamente, os microrganismos podem ser separados do mesmo com o uso de uma membrana. Posteriormente, o caldo de fermentação do qual os microrganismos são removidos pode passar, por exemplo, por uma torre de resina de troca iônica e, como resultado, as impurezas podem ser removidas para purificar os aminoácidos básicos. O processo de concentração dos aminoácidos básicos purificados pode ser realizado concentrando-se o caldo de fermentação que inclui aminoácidos básicos através, por exemplo, de vácuo e/ou processo de secagem.
[023] A "solução aquosa de aminoácidos neutralizados" pode se referir a uma forma neutralizada da solução aquosa de aminoácidos básicos. Especificamente, a solução aquosa de aminoácidos neutralizados pode incluir ainda HCO3- ou CO32- além da solução aquosa de aminoácidos. Em outras palavras, a solução aquosa de aminoácidos neutralizada pode estar na forma de uma solução aquosa de aminoácidos neutralizada por HCO3- ou CO32-.
[024] Na etapa de preparar a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b), a neutralização pode ser realizada injetando-se dióxido de carbono na solução aquosa de aminoácidos básicos. O dióxido de carbono pode incluir dióxido de carbono gerado durante o processo de fermentação de microrganismos. Especificamente, o dióxido de carbono pode incluir dióxido de carbono gerado na etapa de preparar a solução aquosa de aminoácidos básicos (etapa a). Quando o dióxido de carbono é injetado na solução aquosa de aminoácidos, HCO3- ou CO32- é incluído na solução aquosa, resultando no efeito de neutralização de aminoácidos básicos. De acordo com este método, visto que o dióxido de carbono gerado durante a fermentação pode ser usado, a emissão de dióxido de carbono pode ser reduzida e os recursos podem ser reciclados.
[025] Além disso, visto que um processo tradicional de utilização de ácido clorídrico para neutralização de soluções aquosas de aminoácidos pode ser omitido, o processo de purificação pode ser simplificado.
[026] O método de preparação do aditivo de ração granular pode incluir ainda a etapa de preparar um caldo de fermentação concentrado pela concentração do caldo de fermentação obtido pela cultura do microrganismo (etapa a-2), após a etapa de preparar a solução aquosa de aminoácidos básicos (etapa a).
[027] Conforme usado no presente documento, o termo "caldo de fermentação concentrado" pode se referir a um produto obtido pela concentração do caldo de fermentação que inclui os aminoácidos básicos através de processos de vácuo e/ou de secagem. O caldo de fermentação concentrado pode ser obtido pela concentração do caldo de fermentação, que é obtido pela cultura da cepa bacteriana produtora dos aminoácidos básicos, sob vácuo e aquecimento sem remoção das bactérias e um processo de purificação de modo que o teor total de sólidos no caldo de fermentação seja de cerca de 50% em peso a cerca de 60% em peso, ou seja, o teor de sólidos seja de cerca de 50% em peso a cerca de 60% em peso. O "teor de sólidos" pode se referir ao peso do restante resultante a partir da remoção completa de líquido.
[028] Além disso, a etapa a-2 pode ser realizada simultaneamente com a etapa a, após a etapa a, ou antes da etapa a. Por exemplo, o método pode ser para preparar um caldo de fermentação concentrado pela concentração do caldo de fermentação sem um processo de purificação enquanto prepara uma solução aquosa de aminoácidos básicos pela purificação e concentração de um caldo de fermentação obtido através da cultura de uma cepa bacteriana que produz os aminoácidos básicos.
[029] O método de preparação do aditivo de ração granular pode incluir ainda a etapa de misturar o caldo de fermentação concentrado e a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b-2), após a etapa de preparar a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b).
[030] De acordo com uma modalidade exemplificativa, a etapa de misturar o caldo de fermentação concentrado e a solução aquosa de aminoácidos neutralizados, pode ser realizada de modo que uma razão molar de ânions para aminoácidos seja superior a cerca de 0,19 e 0,62 ou menos.
[031] Após a etapa b, o método de preparação do aditivo de ração granular pode incluir ainda a etapa de misturar o caldo de fermentação concentrado e a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b-2), melhorando-se, assim, mais economicamente, a pureza dos aminoácidos em grânulos.
[032] No método de preparação do aditivo de ração granular, a etapa de preparar a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b), pode ser realizada com o uso de uma torre de borbulhamento, uma torre de absorção circulante ou uma torre de absorção contínua. Especificamente, na etapa b, gás contendo dióxido de carbono pode ser injetado na solução aquosa de aminoácidos neutralizados com o uso do dispositivo acima.
[033] Quando a etapa de preparar a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b) pode ser realizada com o uso da torre de borbulhamento, ela pode ser realizada por cerca de 1 hora ou mais, por exemplo, 1 hora a 15 horas, 1 hora a 12 horas, 2 horas a 15 horas, 2 horas a 12 horas, 3 horas a 15 horas, 3 horas a 12 horas, 3 horas a 11 horas ou 4 horas a 11 horas, porém, sem limitação ao mesmo, e pode ser selecionado dentro da faixa de pH da solução aquosa de aminoácidos neutralizados de cerca de 8,5 a cerca de 9,5.
[034] Quando a etapa de preparar a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b) pode ser realizada com o uso da torre de absorção circulante, o gás contendo dióxido de carbono pode ser injetado na torre de absorção a uma velocidade de cerca de 700 l/min a cerca de 1500 l/min.
[035] Quando a etapa b pode ser realizada com o uso da torre de absorção circulante, a mesma pode ser realizada por cerca de 1 hora ou mais, por exemplo, 1 hora a 10 horas, 1 hora a 6 horas, 1 hora a 4 horas ou 1 hora a 3 horas, sem limitação ao mesmo, e pode ser selecionado dentro da faixa de pH da solução aquosa de aminoácidos neutralizados de cerca de 8,5 a cerca de 9,5.
[036] Em uma modalidade exemplificativa, a torre de absorção circulante pode ser uma torre de absorção do tipo bandeja.
[037] Quando a etapa de preparar a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b) pode ser realizada com o uso da torre de absorção contínua, o gás contendo dióxido de carbono pode ser injetado na torre de absorção a uma velocidade de cerca de 300 l/min a 1500 l/min, ou cerca de 400 l/min a 1200 l/min.
[038] Quando a etapa b pode ser realizada com o uso da torre de absorção contínua, ela pode ser realizada até que a solução aquosa de aminoácidos neutralizados com propriedades físicas predeterminadas seja descarregada em estado estável, e a velocidade na qual o gás contendo dióxido de carbono é injetado, pode ser controlada de modo que a faixa de pH da solução aquosa de aminoácidos neutralizados seja de cerca de 8,5 a cerca de 9,5, ou a faixa de pureza da solução aquosa de aminoácidos neutralizados seja de cerca de 82% em peso a cerca de 89% em peso.
[039] Conforme usado no presente documento, o "estado estável” é também denominado de um "estado estacionário" e refere-se a um estado constante no qual o estado do sistema material não muda ao longo do tempo.
[040] A etapa de preparar a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b) pode ser realizada a cerca de 35 °C a cerca de 65 °C, cerca de 40 °C a cerca de 60 °C ou cerca de 45 °C a cerca de 55 °C.
[041] O pH da solução aquosa de aminoácidos neutralizados pode ser de cerca de 8,5 a cerca de 9,5. Uma gravidade específica da solução aquosa de aminoácidos neutralizados pode ser de cerca de 1,18 a cerca de 1,22. Uma purificação da solução aquosa de aminoácidos neutralizados pode ser de cerca de 78% em peso ou mais, por exemplo, cerca de 78% em peso a cerca de 91% em peso, cerca de 78% em peso a cerca de 89% em peso ou cerca de 80% em peso a cerca de 89% em peso.
[042] O método de preparação do aditivo de ração granular pode incluir ainda a etapa de granular a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa c) após a etapa de preparar a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b).
[043] Além disso, quando o método de preparação do aditivo de ração granular pode incluir ainda a etapa de misturar o caldo de fermentação concentrado e a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b-2) após a etapa b, o método pode incluir ainda a etapa de granular a mistura do caldo de fermentação concentrado e a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa c-2) após a etapa b-2.
[044] A etapa de granular (etapa c ou c-2) pode ser realizada, por exemplo, aspergindo-se continuamente a solução aquosa de aminoácidos neutralizados ou a solução mista em um granulador e fornecendo-se continuamente ar quente, de modo que as partículas com uma faixa predeterminada de tamanho formada por aspersão, formem um leito fluidizado. Para este processo, pode ser usado um granulador circulante de leito fluidizado geral, etc. As condições de granulação podem incluir, por exemplo, uma taxa de injeção de cerca de 5 ml/min a cerca de 10 ml/min, uma pressão de bocal de cerca de 1,2 kg/cm2 e uma temperatura de cerca de 75 °C a cerca de 80 °C, porém, sem limitação ao mesmo.
[045] No método de preparação do aditivo de ração granular, o aditivo de ração granular pode incluir o aminoácido básico e um ânion representado pela seguinte Fórmula 1, em que uma razão molar do ânion para o aminoácido básico pode ser superior a 0,1 e 0,52 ou menos: [Fórmula 1]
[046] O ânion representado pela Fórmula 1 pode incluir especificamente um íon bicarbonato (HCO3-) ou um íon carbonato (CO32-).
[047] O ânion pode ser produzido por adição de dióxido de carbono à solução aquosa que inclui aminoácidos básicos. O dióxido de carbono reage com íons hidrogênio na solução aquosa para produzir íons carbonato, que podem ser convertidos em íons bicarbonato. Durante este processo, o pH da composição granular do aditivo de ração pode ser reduzido ou neutralizado. Portanto, de acordo com uma modalidade exemplificativa, o aditivo de ração granular pode incluir o íon carbonato, o íon bicarbonato ou uma mistura dos mesmos.
[048] Conforme usado no presente documento, o termo "razão molar do ânion para o aminoácido básico" também pode ser expresso como uma razão molar do íon bicarbonato ou íon carbonato para o aminoácido básico, HCO3-/aminoácido básico ou CO32-/ aminoácido básico.
[049] Quando a razão molar é de 0,1 ou menos, o teor de íon bicarbonato ou íon carbonato nos grânulos é reduzido e o efeito neutralizante dos aminoácidos básicos é reduzido para causar um problema de higroscopicidade ou solidificação dos grânulos. Quando a razão molar é superior a cerca de 0,52, há um problema em que o teor de grânulos é reduzido e o valor do produto não é significativamente reduzido. Em outras palavras, o aditivo de ração granular pode ter higroscopicidade melhorada, em comparação com aditivos de ração granulares sem íon bicarbonato ou íon carbonato.
[050] Conforme usado no presente documento, o termo "higroscopicidade" refere-se à tendência de absorver ou reter água. Visto que um aditivo granular comum, particularmente a composição de aditivo granular que inclui aminoácidos básicos, tem alta higroscopicidade, a aglomeração aumenta e, portanto, o valor do produto diminui. De acordo com a presente revelação, o valor do produto do aditivo de ração pode ser melhorado.
[051] A razão molar pode ser especificamente cerca de 0,15 a cerca de 0,5, ou cerca de 0,2 a cerca de 0,45.
[052] A razão molar pode ser calculada de acordo com os resultados obtidos por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) após a dissolução dos grânulos em água, porém, sem limitação ao mesmo.
[053] O tamanho dos grânulos incluídos no aditivo de ração granular pode ser selecionado de acordo com o uso na pecuária
[054] De acordo com uma modalidade exemplificativa, o diâmetro médio dos grânulos pode ser de 0,1 mm a 3,0 mm e, de acordo com outra modalidade exemplificativa, pode ser de 0,5 mm a 3,0 mm, mas variações são possíveis sem afastamento do objetivo da presente revelação. Quando o diâmetro médio dos grânulos for inferior a cerca de 0,1 mm, o grau de solidificação pode tornar-se severo ou pode ser gerado pó. Quando o diâmetro médio dos grânulos for superior a cerca de 3,0 mm, pode ocorrer um problema de mistura não uniforme durante a preparação de rações.
[055] Os grânulos podem ter um formato irregular, por exemplo, um formato esférico.
[056] De acordo com uma modalidade exemplificativa, o teor do aminoácido básico pode ser de 50% em peso a 90% em peso, com base no peso total dos grânulos.
[057] O aditivo de ração granular pode ser adequado para uso na preparação de rações para animais. Por exemplo, o aditivo de ração, tal como é, pode ser misturado, como parte de uma pré-mistura de ração animal ou como precursor de uma ração animal, com matérias-primas para rações.
[058] O aditivo de ração granulado pode ser administrado a animais sozinho ou em combinação com outros aditivos de ração em um carreador comestível. Além disso, o aditivo de ração pode ser facilmente administrado a animais como uma cobertura, ou misturando-se diretamente com uma ração animal, ou como uma formulação oral separada da ração.
[059] Outro aspecto pode fornecer um aditivo de ração granular preparado pelo método de preparação do aditivo de ração granular.
[060] O aditivo de ração granular é o mesmo descrito acima.
[061] Doravante no presente documento, a presente revelação será descrita em mais detalhes com referência às modalidades exemplificativas. No entanto, estas modalidades exemplificativas são apenas para fins ilustrativos e o escopo da presente revelação não se destina a ser limitado por modalidades exemplificativas.
[062] A Figura 1 ilustra a etapa de preparar um aditivo de ração granular que inclui um alto teor de aminoácidos básicos de acordo com um aspecto. Doravante no presente documento, cada etapa será descrita em detalhes com referência à Figura 1.
[063] De acordo com as composições nas Tabelas 1 a 2, soluções aquosas de aminoácidos e caldos de fermentação concentrados foram preparados e foram misturados para preparar soluções mistas, respectivamente. Neste Exemplo, a L-lisina foi usada como um exemplo de um aminoácido básico. Primeiro, cada solução aquosa de aminoácidos foi preparada pela purificação de um caldo de fermentação contendo L-lisina. Para a produção do caldo de fermentação, uma cepa bacteriana do gênero Corynebacterium capaz de produzir L-lisina foi submetida à cultura de sementes em 25 ml de meio de semente em pH 7,0 a 30 °C a 200 rpm por 20 horas. O meio de semente consistia em, com base em 1 l de água destilada, 20 g de glicose, 10 g de peptona, 5 g de extrato de levedura, 1,5 g de ureia, 4 g de KH2PO4, 8 g de K2HPO4, 0,5 g de MgSO47H2O, 100 μg de biotina, 1 mg de tiamina HCl, 2 mg de pantotenato de cálcio e 2 mg de nicotinamida. A semente bacteriana obtida através da cultura de sementes foi inoculada a 4% (v/v) em meio de produção a pH 7,0, e cultivada com aeração e agitação suficientes a 30 °C até que a glicose de entrada fosse completamente consumida para assim obter o caldo de fermentação final. O meio de produção consistia em, com base em 1 l de água destilada, 100 g de glicose, 40 g de (NH4)2SO4, 2,5 g de proteína de soja, 5 g de sólidos de maceração de milho, 3 g de ureia, 1 g de KH2PO4, 0,5 g de MgSO4 7H2O, 100 μg de biotina, 1 mg de cloridrato de tiamina, 2 mg de pantotenato de cálcio, 3 mg de nicotinamida e 30 g de CaCO3. Após a conclusão da cultura, a concentração de L-lisina no caldo de fermentação foi analisada com o uso de HPLC (Waters, 2478). Os microrganismos no caldo de fermentação foram removidos com o uso de uma membrana com um tamanho de 0,1 μm. No processo de separação com o uso da membrana, o pH do caldo de fermentação foi ajustado para 4,0 e em seguida, aquecido a 50 °C. O caldo de fermentação do qual os microrganismos foram removidos foi passado através de uma torre de resina de troca catiônica e a L-lisina no caldo de fermentação foi adsorvida na torre de resina para separar a L-lisina de outras impurezas. A L-lisina adsorvida foi dessorvida da torre de resina usando cerca de 2 N de água de amônia, recuperada, aquecida em um vácuo e concentrada para preparar uma solução aquosa de L-lisina e, quando concentrada, o material sólido na solução aquosa foi permitido ser de 50% em peso a 60% em peso. Após a concentração, a concentração da solução aquosa de L-lisina foi de 560 g/l, o pH da mesma foi de 10,2, uma gravidade específica da mesma foi de 1,13 e uma pureza da mesma foi de 99% em peso.
[064] A Figura 2 ilustra um método de neutralização da solução aquosa de aminoácidos com o uso de uma torre de borbulhamento. Doravante no presente documento, cada etapa será descrita em detalhes com referência à Figura 2.
[065] Após 35 kg da solução aquosa de L-lisina serem colocados em um tanque de neutralização, um gás contendo 5% em volume de dióxido de carbono foi injetado a uma temperatura de 50 °C a 1000 l/min sob condições de agitação de 500 rpm por 10 horas. A concentração de L-lisina e a concentração de íon bicarbonato (HCO3-) ou íon carbonato (CO32-) na solução aquosa de L-lisina neutralizada por injeção de dióxido de carbono foram analisadas com o uso de HPLC (Waters, 2478). O pH da solução aquosa de L-lisina neutralizada era de 8,9, uma gravidade específica da mesma era de 1,20 e uma pureza da mesma era de 81,6% em peso.
[066] O caldo de fermentação concentrado foi preparado aquecendo-se e concentrando-se o caldo de fermentação obtido pela cultura da cepa bacteriana do gênero Corynebacterium como descrito acima sem remoção dos microrganismos e um processo de purificação. Após a concentração, o teor total de sólidos no caldo de fermentação foi permitido ser de 50% em peso a 60% em peso.
[067] A solução aquosa de L-lisina ou a solução aquosa de L-lisina neutralizada foi misturada com o caldo de fermentação concentrado de acordo com as razões especificadas nas Tabelas 1 e 2 para preparar uma mistura. As concentrações de L-lisina e HCO3- ou CO32- na mistura foram analisadas com o uso de HPLC (Waters, 2478). Os resultados de cálculo de uma razão molar de HCO3- para L-lisina nas soluções mistas dos Exemplos 1 a 6 e Exemplos Comparativos 1 a 6 usando os resultados da análise de concentração, são mostrados nas Tabelas 1 e 2, respectivamente. [TABELA 1]
[TABELA 2]
[068] Conforme mostrado na Tabela 1, os Exemplos 1 a 6 mostraram que, à medida que a razão da solução aquosa de L-lisina diminuiu e a razão do caldo de fermentação concentrado aumentou, a razão molar de HCO3-/L-lisina na solução mista diminuiu.
[069] Conforme mostrado na Tabela 2, os Exemplos Comparativos 1 a 6 não mostraram alteração significativa na razão molar de HCO3-/L-lisina na solução mista de acordo com a alteração na razão de solução aquosa de L-lisina.
[070] Cada uma das soluções mistas preparadas na seção acima foi granulada. Especificamente, a solução mista preparada foi granulada injetando-a em um granulador de circulação de leito fluidizado a 5 ml/min e aspergindo-a no granulador a 80 °C a uma pressão de bocal de 1,2 kg/cm2. Os grânulos preparados foram selecionados com um tamanho de cerca de 0,5 mm a 3,0 mm através de peneiramento.
[071] Para analisar a razão molar de HCO3- para L-lisina e o teor de L-lisina nos grânulos dos Exemplos 1 a 6 e Exemplos Comparativos 1 a 6, uma quantidade vestigial de grânulos foi dissolvida em 1 l de água deionizada, seguido por HPLC (Waters, 2478), e a partir dos resultados foi calculada a razão molar. Os resultados de cálculo são mostrados nas Tabelas 3 e 4 abaixo. [TABELA 3] [TABELA 4]
[072] Conforme mostrado nas Tabelas 3 e 4, a razão molar de HCO3- para L- lisina nos grânulos dos Exemplos 1 a 6 e nos grânulos dos Exemplos Comparativos 1 a 6 estava na faixa de 0,1 a 0,52 e na faixa de 0,02 para 0,03, respectivamente.
[073] Além disso, todos os Exemplos 1 a 6 e Exemplos Comparativos 1 a 6 mostraram o teor de L-lisina de 78% ou mais, indicando o alto teor.
[074] Para avaliar a higroscopicidade e solidificação dos Exemplos 1 a 6 e Exemplos Comparativos 1 a 6, 3 g de cada grânulo, foram colocados em uma placa de massa descartável e armazenados por 1 semana a 40 °C e 60% de umidade relativa e, em seguida, mudanças de umidificação nos grânulos foram medidas através de mudanças na massa.
[075] Adicionalmente, a fim de avaliar quantitativamente um fenômeno de agregação (solidificação) de grânulos que absorveram umidificação, os grânulos foram transferidos para uma peneira com malha de 1,7 mm, e um dispositivo vibratório foi usado para vibrar (condição de 50 Hz, 5 minutos) e, em seguida, a massa dos grânulos que passaram através da peneira foi medida para determinar o grau de aglomeração. O grau de aglomeração foi calculado pela seguinte equação.
[076] Grau de aglomeração (%)=([massa total de grânulos]-[massa de grânulos que passou através da peneira])/([massa total de grânulos])x100
[077] Os resultados são mostrados nas Tabelas 5 e 6 abaixo. [TABELA 5] [TABELA 6]
[078] Conforme mostrado nas Tabelas 5 e 6, os Exemplos 1 a 6 mostraram teor de umidificação e grau de aglomeração significativamente mais baixos do que os Exemplos Comparativos 1 a 6. Em particular, quando apenas a solução aquosa de L- lisina foi usada (Exemplo Comparativo 1), a maior higroscopicidade foi observada. Nas composições dos Exemplos Comparativos 1 a 6, à medida que a razão da solução aquosa de L-lisina aumentou, a higroscopicidade dos grânulos aumentou, indicando que a polaridade da L-lisina purificada aumenta a higroscopicidade dos grânulos.
[079] Em contraste, nas composições dos Exemplos 1 a 6, à medida que a razão da solução aquosa de L-lisina neutralizada aumentou, o teor de umidificação e o grau de aglomeração diminuíram. Em outras palavras, à medida que a razão de HCO3- nos grânulos aumentou, a polaridade da L-lisina foi aliviada, sugerindo que a higroscopicidade dos grânulos pode ser melhorada. Em particular, quando a razão molar de HCO3-/L-lisina nos grânulos diminuiu para um nível de 0,1 ou inferior, a solidificação aumentou acentuadamente, indicando que a razão molar de HCO3-/L- lisina deve exceder 0,1 a fim de solucionar o problema da solidificação.
[080] Portanto, as composições dos Exemplos 1 a 6 confirmaram que quando a razão molar de HCO3- nos grânulos era maior que 0,1 e 0,52 ou inferior, a higroscopicidade dos grânulos pode ser aliviada, reduzindo-se, assim, o fenômeno de aglomeração causado pela absorção de umidificação.
[081] Cada solução aquosa de L-lisina foi preparada com o uso de L-lisina como um exemplo de aminoácidos básicos da mesma maneira descrita na seção “PREPARAÇÃO DE SOLUÇÃO MISTA DE AMINOÁCIDOS” dos Exemplos 1 a 6 e, em seguida, a solução aquosa de aminoácidos foi neutralizada com o uso de um dispositivo de torre de borbulhamento, conforme mostrado na Figura 2. Em detalhe, 35 kg da solução aquosa de L-lisina foram colocados em um tanque de neutralização, um gás contendo 5% em volume de dióxido de carbono foi injetado a uma temperatura de 50 °C a 1000 l/min sob condições de agitação a 500 rpm para 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 4,0, 5,0 ou 6,0 horas para preparar cada solução aquosa de L-lisina neutralizada (solução aquosa de aminoácidos neutralizados). A solução aquosa de L-lisina neutralizada incluiu ainda HCO3- ou CO32- além da solução aquosa de L-lisina. A concentração de HCO3- ou CO32- foi analisada com o uso de HPLC (Waters, 2478). As alterações nas propriedades físicas da solução aquosa de L-lisina de acordo com o tempo de injeção de dióxido de carbono são mostradas na Tabela 7. [TABELA 7]
[082] Conforme mostrado na Tabela 7, foi confirmado que à medida que o tempo de injeção de dióxido de carbono aumentou, o pH e a pureza da solução aquosa de L-lisina diminuíram e a gravidade específica e a concentração de íons HCO3- na solução aquosa aumentaram. Também foi confirmado que quando o dióxido de carbono foi injetado por até 6 horas de acordo com as condições acima, a solução aquosa de aminoácidos básicos de alto teor com uma pureza de 81,8% foi preparada.
[083] Cada solução aquosa de L-lisina foi preparada com o uso de L-lisina como um exemplo de aminoácidos básicos da mesma maneira descrita na seção “PREPARAÇÃO DE SOLUÇÃO MISTA DE AMINOÁCIDOS” dos Exemplos 1 a 6 e, em seguida, cada solução aquosa de aminoácidos neutralizados foi preparada da mesma maneira que no Exemplo 7, exceto que o gás contendo dióxido de carbono foi injetado por 1, 4, 5, 6, 10 ou 20 horas com o uso de um dispositivo de torre de borbulhamento, conforme mostrado na Figura 2. Por conseguinte, cada solução aquosa de L-lisina neutralizada foi granulada por injeção em um granulador de circulação de leito fluidizado a 5 ml/min a 10 ml/min e aspersão no granulador de 75 °C a 80 °C a uma pressão de bocal de 1,2 kg/cm2. Os grânulos preparados foram selecionados com um tamanho de cerca de 0,5 mm a 1,5 mm através de peneiramento.
[084] Os grânulos preparados na seção anterior foram dissolvidos em água deionizada (0,9 μS/cm) e as concentrações de íons L-lisina e bicarbonato nos grânulos foram analisadas por HPLC (Waters, 2478). Além disso, o grau de aglomeração foi avaliado visualmente após armazenamento dos grânulos a uma temperatura de 40 °C e 60% de umidade relativa por 1 semana. Os resultados são mostrados na Tabela 8. [TABELA 8]
[085] Conforme mostrado na Tabela 8, nos grânulos preparados após a neutralização de L-lisina por injeção de dióxido de carbono, o teor de L-lisina nos grânulos diminuiu e o teor de íons bicarbonato aumentou, à medida que a neutralização prosseguia (diminuição de pH). Especificamente, quando a neutralização foi realizada para pH 9,0 por injeção de dióxido de carbono, os grânulos foram preparados com alto teor de L-lisina, em comparação com cloridrato de L-lisina (teor de 79%), e em pH 8,5, os grânulos foram preparados com o teor de L-lisina no mesmo nível que o cloridrato de L-lisina. No entanto, quando os grânulos foram preparados em pH 9,3 ou superior, o grau de aglomeração devido à absorção de umidificação foi inferior, quando comparado ao cloridrato de L-lisina, indicando que o nível adequado do teor de L-lisina e o problema de agregação podem ser solucionados ao mesmo tempo na faixa de pH de 8,5 a 9,3.
[086] Para aumentar a taxa de neutralização da solução aquosa de aminoácidos na preparação do aditivo de ração granular, cada solução aquosa de aminoácidos neutralizados foi preparada com o uso de uma torre de absorção circulante. A Figura 3 ilustra um método de neutralização da solução aquosa de aminoácidos com o uso de uma torre de absorção circulante. Doravante no presente documento, cada etapa será descrita em detalhes com referência à Figura 3.
[087] Cada solução aquosa de L-lisina foi preparada da mesma maneira descrita na seção “PREPARAÇÃO DE SOLUÇÃO MISTA DE AMINOÁCIDOS” dos Exemplos 1 a 6, e em seguida, uma solução aquosa de L-lisina neutralizada foi preparada por injeção de um gás contendo dióxido de carbono. Em detalhe, 35 kg da solução aquosa de lisina que foi aquecida a 50 °C foram circulados dentro da torre de absorção aplicando-se a partir da parte superior para a parte inferior da torre de absorção a uma taxa de 60 kg/h, e, ao mesmo tempo, um gás contendo 5% em volume de dióxido de carbono foi injetado a 1000 l/min na parte inferior da torre de absorção. Foi usada uma torre de absorção do tipo bandeja que inclui um acondicionamento estruturado (TPT Pacific; Área de Superfície de 250 m2/m3) de 158,4 mm de diâmetro e 6400 mm de altura (12 colunas).
[088] Como resultado, confirmou-se que foram necessárias 2 horas para que a solução aquosa de L-lisina atingisse o pH de 8,9. Em outras palavras, quando o dióxido de carbono for injetado com o uso da torre de absorção circulante, o aminoácido básico pode ser neutralizado cerca de 3 vezes mais rápido devido ao aumento da área de contato gás-líquido do que aqueles preparados usando-se o dispositivo de torre de borbulhamento como nos Exemplos 1 a 13.
[089] A fim de obter continuamente uma solução aquosa de aminoácidos neutralizados com propriedades físicas predeterminadas na preparação do aditivo de ração granular, a solução aquosa de aminoácidos neutralizados foi preparada com o uso de uma torre de absorção contínua. A Figura 4 ilustra um método de neutralização da solução aquosa de aminoácidos com o uso de uma torre de absorção contínua. Doravante no presente documento, cada etapa será descrita em detalhes com referência à Figura 4.
[090] Cada solução aquosa de L-lisina foi preparada da mesma maneira que descrita na seção “PREPARAÇÃO DE SOLUÇÃO MISTA DE AMINOÁCIDOS” dos Exemplos 1 a 6, e cada solução aquosa de L-lisina neutralizada foi preparada por injeção de um gás contendo dióxido de carbono. Em detalhes, a solução aquosa de L-lisina (uma concentração de 560 g/l, pH de 10,2, uma gravidade específica de 1,13, uma pureza de 95% em peso) que foi aquecida a 50 °C foi aplicada a 30 kg/h e a taxa de injeção de gás contendo 5% de dióxido de carbono foi controlada. As propriedades físicas da solução aquosa de L-lisina descarregada da torre de absorção contínua em um estado estável, de acordo com a taxa de injeção de gás, são mostradas na Tabela 9. [TABELA 9]
[091] Como resultado, conforme mostrado na Tabela 9, à medida que a taxa de injeção de gás contendo dióxido de carbono aumentou, o pH e a pureza da solução aquosa de L-lisina, que foi descarregada em um estado estável, diminuíram e a concentração de íons bicarbonato aumentou. Em particular, quando o gás foi injetado a 1000 l/min, o pH da solução aquosa de L-lisina descarregada foi de 8,8, a concentração de íon bicarbonato foi de 122 g/l e a pureza foi de 80%, que é um nível de teor alto semelhante ao do cloridrato de L-lisina. Com base nos resultados acima, quando a torre de absorção contínua é usada, é possível obter a solução aquosa de aminoácidos neutralizados com a faixa desejada de pH ou pureza, controlando-se a taxa de injeção de gás.
[092] Quando um método de preparação de um aditivo de ração granular de acordo com uma modalidade exemplificativa é usado, é possível preparar um aditivo de ração granular que inclui um alto teor de aminoácidos básicos, enquanto evita higroscopicidade e a aglomeração causadas pelos aminoácidos básicos. Além disso, visto que o método de preparação de um aditivo de ração granular, de acordo com uma modalidade exemplificativa, pode omitir um processo de uso de ácido clorídrico, que geralmente é usado para neutralizar aminoácidos básicos, é possível simplificar o processo e solucionar problemas de processo causados pelo uso de ácido clorídrico.
Claims (16)
1. Método para preparar um aditivo de ração granular, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: preparar uma solução aquosa de aminoácidos básicos (etapa a); injetar dióxido de carbono na solução aquosa de aminoácidos básicos para preparar uma solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b); e granular a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa c), em que a solução aquosa de aminoácidos básicos é separada e preparada a partir de um caldo de fermentação obtido da cultura microbiana, em que o pH da solução aquosa de aminoácidos neutralizados é de 8,5 a 9,3.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dióxido de carbono inclui dióxido de carbono gerado na etapa a.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma etapa de preparar um caldo de fermentação concentrado pela concentração do caldo de fermentação (etapa a-2), após a etapa a.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma etapa de misturar o caldo de fermentação concentrado e a solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa b-2), após a etapa b.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma etapa de granular a solução mista do caldo de fermentação concentrado e da solução aquosa de aminoácidos neutralizados (etapa c-2), após a etapa b-2.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a cepa bacteriana é uma cepa bacteriana do gênero Corynebacterium.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o pH da solução aquosa de aminoácidos básicos é de 10,0 a 11,0.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma pureza da solução aquosa de aminoácidos básicos é de 90% em peso a 100% em peso.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma gravidade específica da solução aquosa de aminoácidos básicos é de 1,10 a 1,15.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o aminoácido básico é um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em lisina, arginina e histidina.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que é usada, na etapa b, uma torre de borbulhamento, torre de absorção circulante ou dispositivo de torre de absorção contínua.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa b é realizada a 35 °C a 65 °C.
13. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma gravidade específica da solução aquosa de aminoácidos neutralizados é de 1,18 a 1,22.
14. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o aditivo de ração granular inclui um aminoácido básico e um ânion representado pela seguinte Fórmula 1, e uma razão molar do ânion para o aminoácido básico é maior que 0,1 e 0,52 ou menor: [Fórmula 1]
15. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que um diâmetro médio dos grânulos é de 0,1 mm a 3,0 mm.
16. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o teor do aminoácido básico é de 50% em peso a 90% em peso, com base no peso total dos grânulos.
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