BRPI0706473B1 - método para a produção de partículas de aditivo de ração animal - Google Patents

Abstract

metodo para a produção de um aditivo de ração ammal, aditivo de ração animal, e, ração para animal é exposto um processo para a produção e aditivos de ração animal a partir de um caldo de fermentação contendo l-lisina. o processo não requer a filtração de biomassa de modo a remover a biomassa e produz lisina granulada de pureza de usina controlável com uma alta densidade de massa, baixa viscosidade, e uma baixa propriedade higroscópica, que não requer a adição de uma substância antiabsorção. neste processo, um caldo defermentação de lisina, produzido após a cultura em plano inclinado, cultura em frasco, processo de semente e processo de cultivo é concentrado a um conteúdo de sólidos de cerca de 44-52%. um produto com baixa higroscopicidade, alta densidade de massa, e a quantidade intencionada de pureza é produzido, após ser misturado com substâncias para o controle da quantidade de pureza e granulado através de revestimento da superficie das sementes. este processo permite a produção de aditivos de ração animal tendo uma pureza de usina -hcl de pelo menos 65%, um conteúdo de água de, no máximo, 3%, e uma densidade de massa de 670 + 50 kg/ d.

Description

“MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE PARTÍCULAS DE ADITIVO DE RAÇÃO ANIMAL” Campo Técnico: A presente invenção refere-se a aditivos de ração animal, produzidos através de granulação simples a partir de um caldo de fermentação de lisina e um processo para a sua produção. Técnica Antecedente A forma em pó tradicional de lisina é difícil de ser trabalhada porque ela é facilmente fragmentada e apresenta propriedades de fluxo deficientes, causa perdas de ingredientes, é danosa para os operários, ocupa um grande volume porque ela contém excipiente ou agente de controle de pureza (conteúdo, e é insegura e inconveniente de ser armazenada devido à sua alta higroscopicidade. Aditivos de lisina granulados, concentrados, foram desenvolvidos e usados de modo a superar estas desvantagens. A lisina é um dos aminoácidos mais frequentemente usados na indústria de ração animal. A forma mais comum de L-lisina foi produzida através de processos de fermentação, filtração, cristalização e desidratação, sob a forma de L- lisina-HCL.

Para explicar de um modo simples os processos de produção, um caldo de fermentação de lisina é primeiramente filtrado ou centrifugado de modo a remover os microorganismos. Então, a L-lisina produzida através do uso de uma resina de troca iônica é concentrada. O HC1 é então adicionado à L- lisina concentrada, de modo a produzir L- lisina- HC1. Um produto de L-lisina- HC1 :2H20 é produzido através da cristalização de L- lisina- HCL, e através de desidratação deste, um produto com menos do que cerca de 1% de água é obtido.

Este procedimento apresenta uma quantidade de desvantagens. Como o produto está sob a forma de um pó, bastante poeira é criada, resultando em uma perda do produto. Além disso, a poeira do pó neste ambiente operacional pode prejudicar a saúde dos operários e interferir cm o seu trabalho. A filtração ou a centrifugaçâo do caldo de fermentação de modo a remover os microorganismos é uma das causas da redução do rendimento. Em adição, o alto custo referente a filtros ou centrífugas é uma das razões do preço de custo aumentado. Como a biomassa é diminuída no processo de fil tração do caldo de fermentação, existe a desvantagem da pureza de proteína diminuída no produto. O uso de resinas de troca iônica é um outro defeito. O alto preço da resina de troca iônica em si mesmo eleva o preço de custo, e a enorme quantidade de água de rejeito da troca iônica e de seu tratamento constituem problemas. A água de rejeito constitui um problema importante, não apenas porque ele exige um alto custo para o descarte, mas também devido à enorme poluição ambiental resultante a partir de um acidente pode arruinar a imagem de uma companhia na atmosfera corrente de que seja enfatizada a preservação do meio ambiente.

Uma solução para estas desvantagens está em um método de granulação, Como um produto granulado pode ser obtido a partir de um aparelho de granulação ímediatamente após um processo de concentração de um caldo de fermentação, o processo total pode se tornar muito mais simples do que método acima descrito. Deste modo, evitando o uso de filtros dispendiosos e de resinas de troca iônica, o resultado consiste em um preço de custo reduzido, uma complexidade diminuída do processo total devido ã eliminação de numerosos processos de filtração, e de tarefas relativamente mais simples para a produção, deste modo produzindo produtos em um preço muito mais baixo do que o método prévio.

Exposição da Invenção Problema Técnico No entanto, o método de granulação- desidratação pode apresentar uma quantidade de desvantagens. Este método fornece uma pureza ou conteúdo de produto mais baixo do que o método prévio. Outros conteúdos que a lisina permanecem relativamente altos, devido ao fato de que os estágios de filtração serem mais simples do que no método prévio. No entanto, isto não constitui um grande problema. Como a lisina é adicionada em pequenas quantidades como um aditivo de alimentação animal, a pureza da lisina não precisa ser muito alta. A segunda desvantagem consiste em que este método pode fornecer uma pureza de produto, que varia grandemente. Como os produtos são produzidos diretamente a partir do caldo de fermentação concentrado, a pureza (conteúdo) do produto é afetada pela concentração do caldo de fermentação. Como o método prévio emprega muitos estágios de processos de filtração, o efeito do caldo sobre a pureza do produto é mínimo. No entanto, o método de granulação - desidratação possui um número menor de processos. Como a pureza de um caldo de fermentação varia, de um modo significativo, de acordo com as condições para a fermentação, é usual que a pureza apresente algum grau de flutuação. Devido a isto, a pureza dos produtos em forma de pelotas pode apresentar composições de pureza variável, não- confiável.

Com referência à granulação, Masters, K. Spray Drying : An Introduction to Principies, Operational Practice and Applications. Chemical Processs and Engineering Series : Leonard Hill Books London, 1972, menciona que o segundo estágio do procedimento, o processo de desidratação e a aglomeração de levedura do processo de levedura da ração animal.

Em adição, a publicação exposta a exame japonesa N° 56 -35962 (8 de abril de 1981) descreve o processo para a produção de pelotas de menos do que lmm de tamanho, usando um aparelho de granulação de leito fluidizado e um secador a partir de cal extinta e um concentrado de lisina. A EP 0122163 Al (17 de outubro de 1984) descreve uma composição de ração animal estável, sólida, que consiste de 35- 48% de lisina, 10-15% de proteínas, 1-3% de ácido láctico, 2-8% de outros ácidos com menos do que 8 átomos de carbono, 2-7% de carboidratos e oligossacarídeos, 1-6% de lipídeos e óleo, 0,5-3% de água, e 1-25% de minerais. É mencionado que, na produção deste tipo de rações para animais, os microorganismos não são separados a partir do caldo de fermentação, mas são destruídos, o caldo é concentrado a de 110- 120°C, e as rações para animais são finalmente produzidas após os estágios de secagem, tais que um método de pulverização, uma granulação por amassamento, um método de formação de flocos a seco e a secagem azeotrópica. É também mencionado que a concentração de açúcar é mantida entre 5- 15 g/1 durante a fermentação e é controlada pela interrupção da fermentação quando a concentração dos açúcares remanescentes está abaixo de 2 g/1. A EPA 0345717 (13 de dezembro de 1989) refere-se à produção de riboflavina como um aditivo para a alimentação animal a partir de um caldo de fermentação. Partículas de determinados tamanhos são selecionadas de modo a produzir grânulos de riboflavina após a secagem de um caldo de fermentação em um método de pulverização, pulverização das partículas de tamanhos excessivos ou deficiente, e recirculação das mesmas. O processo de formação de pelotas de um caldo de fermentação através do segundo estágio de procedimento é descrito, e é mencionado que as partículas finas, usadas para o segundo estágio de granulação, podem ser produzidas através de secagem em um método de pulverização. 90% das partículas possuem um tamanho inferior a 1 mm de diâmetro e uma densidade de 550 kg/m3.

Em adição, a publicação exposta a exame japonesa N° 62 -104553 (15 de maio de 1987) refere-se a um processo para a produção de aditivos nutricionais sólidos, estáveis, com de 50-70% de hidroclroeto de lisina, a partir de microorganismos de cultura, para a produção de lisina. Ela menciona que os microorganismos são eliminados a partir de um caldo de fermentação através de separação, filtração, e de carbonos ativos como um estágio prévio, que o caldo é concentrado a de 20-80°C, e que os produtos finais possuem uma boa propriedade de fluxo livre e boa segurança em armazenamento através de granulação no método de Filtermat Spray Dry.

Em adição, a SU- A- 1 735 365 (23 de meio de 1991) descreve um processo para a produção de aditivos de reação animal com um tamanho granular de 2-4 mm de diâmetro, através da mistura de partículas finas, obtidas a partir da secagem de uma porção de uma cultura de microorganismos com um concentrado do resto da cultura e fazendo então com que sejam aglomeradas.

Em relação à formação de pelotas de L- lisina - HC1, EPA 0 49 1638 (24 de junho de 1992) descreve um processo para a produção de partículas finas, em forma de pelotas, em um secador de fluido com um método de pulverização e menciona que ele é vantajoso na compactação de pelotas, que possuem de 425- 1000 pm de diâmetro. Esta patente refere-se à produção de pelotas através do revestimento de um leito fluidizado com partículas de hidrocloreto de lisina sólidas e pulverização de hidrocloreto de lisina líquido. Várias máquinas de agitação mecânica, por exemplo, um granulador de tambor de secagem, podem ser usadas em vez de um leito fluidizado. A patente U.S. N° 5.431. 933 (11 de julho de 1995) explica um processo para a produção de pelotas, que são fáceis de ser armazenadas e que possuem um conteúdo mais baixo de proteínas, comparado ao de rações produzidas a partir de um caldo de fermentação. É mencionado que as pelotas podem ser diretamente obtidas a partir da secagem de um caldo de fermentação, junto cm a biomassa já separada, em um método de pulverização. Embora o documento mencionado que o método fornece mais do que 40% de pureza de aminoácido, ele é inadequado para produzir este tipo de caldo de fermentação em uma escala industrial. A densidade de massa do produto é até mesmo tão baixa quanto de 500- 530 kg/m3, conforme observado nas modalidades.

Além disso, a patente estabelece que o conteúdo de proteína seja inferior a 10%, em peso, de modo a evitar a poluição ambiental, e é requerido com que a biomassa seja separada a partir do caldo de fermentação. É mencionado no Feed Magazin 1/91, que foi publicado antes desta patente, que um decréscimo no conteúdo de proteína nas rações reduz a poluição ambiental. A patente U.S. N° 5. 622.710 (22 de abril de 1997) refere-se a um processo para a produção de aditivos de ração animal usando um caldo de fermentação sem subprodutos que causam problemas. Neste método, partículas finas, produzidas no primeiro estágio, são usadas para produzir um produto final através de um processo de formação de pelotas. Os produtos produzidos através deste método de patente apresentam uma densidade de massa de pelo menos 550 kg/m3, um conteúdo de aminoácidos superior a 33%, uma baixa higroscopicidade e viscosidade. Produtos com um conteúdo de aminoácido de 40 ~ 90 % podem ser produzidos com este método. De um modo particular, é preparado um caldo de fermentação através da cultura de bactérias sob condições de limite de açúcar, nas quais a concentração de açúcar assimilável é mantida ou diminuída a abaixo de 0,3%, em peso, partículas finas em uma forma de pó, das quais 70%, em peso, possuem um tamanho granular de, no máximo, 100 pm são obtidas através da secagem do caldo em um método de pulverização, e então são produzidas pelotas através da mistura das partículas fortemente com um aglutinante selecionado a partir de uma mistura de água e do caldo de fermentação. 90%, em peso, das pelotas produzidas possuem um tamanho inferior a 1 mm, e 10%, em peso, das pelotas são inferiores a 100 pm de tamanho. O processo de formação de pelotas -secagem desta patente compreende um estágio de obtenção e secagem por pulverização de 70% das partículas finas inferiores a 100 μηι de tamanho e um outro estágio de formação de pelotas a partir das partículas finas, através da adição de água ou de um caldo de fermentação como um aglutinante. Â patente U.S. N° 5. 840, 358 (24 de novembro de 1998) refere-se a um processo para a produção através da formação de pelotas, compactação e secagem, de um caldo de fermentação concentrado, usando um secador de pelotas como um processo de estágio único, No método da patente, os produtos são obtidos diretamente a partir do caldo de fermentação de amínoãeido, em um estágio único de processos sucessivos. No método, no entanto, é requerida energia adicional para os dispositivos mecânicos no interior do granulador para o processo de compactação.

Em relação a um processo para a manutenção de um nível uniforme de lisina, as patentes US N°s 5. 990. 350 (23 de novembro de 1999) e 6.017. 555 (25 de janeiro de 2000) descrevem um processo para a produção de um produto de lisina através da concentração de um caldo de fermentação, no qual a biomassa é separada, mistura do caldo com a lisina refinada, e ajuste da pureza de lisina para que esteja entre 35 - 76%. Nos métodos, a razão entre um concentrado do caldo de fermentação e o produto refinado precisa ser de 2:3, dc modo a produzir um produto com, pelo menos, 55% de pureza de lisina. A discussão nesta seção é para prover informação sobre a tecnologia relacionada e não deve constituir uma admissão da arte anterior.

Solução Técnica Um aspecto da invenção provê um método de produção de um aditivo de ração animal. O método compreende : suprir as partículas de semente ao interior de uma câmara; soprar ar na câmara para cima a partir de sob as partículas de semente, de tal modo que pelo menos uma parte das partículas flutue no interior da câmara; pulverizar uma composição líquida, que compreende L-lisina na câmara, ao mesmo tempo em que é soprado ar na câmara, em que a composição líquida é revestida sobre sementes individuais, que flutuam no interior da câmara, em que a composição líquida, revestida sobre as partículas, é secada pelo ar soprado na câmara; e subsequentemente descarregar a lisina granulada a partir da câmara.

No método, o revestimento da composição líquida sobre as partículas e a secagem da composição líquida revestida sobre as partículas pode ser alternada uma pluralidade de vezes no interior da câmara. As partículas descarregadas podem compreender um núcleo e uma pluralidade de invólucros em camadas, que circundam o núcleo. O sopro de ar pode causar com que as partículas sejam deslocadas para cima e para baixo no interior da câmara, e enquanto as partículas são deslocadas podem ser revestidas com a composição líquida, quando localizadas na parte inferior e secadas quando localizadas na parte superior. A composição líquida pode ser pulverizada para cima, a partir de baixo das partículas que flutuam na câmara. A composição líquida pode ser pulverizada em uma pressão de entre cerca de 180 a cerca de 200 KPa (cerca de 1,8 e cerca de 2,0 bar). A composição líquida pode ser pulverizada de um modo substancialmente contínuo. A composição líquida pode ser pulverizada de um modo não- contínuo. O ar pode apresentar uma temperatura de entre 60°C e cerca de 70°C. O ar pode ser soprado sob uma pressão de cerca de 9,8065 KPa a cerca de 19,6133 KPa (de cerca de 0,1 a cerca de 0,2 kg/ cm2). O método pode não compreender a pulverização das partículas revestidas antes da descarga a partir da câmara. As partículas de semente, quando supridas à câmara, podem apresentar um diâmetro de entre cerca de 200 pm e cerca de 500 pm. Pelo menos parte das partículas descarregadas podem apresentar uma seção transversal do tipo cebola. Cerca de 60% a cerca de 70% das partículas descarregadas podem apresentar um diâmetro de entre cerca de 1.000 pm e cerca de 1.300 pm. Cerca de 20% a cerca de 30% das partículas descarregadas podem apresentar um diâmetro de cerca de 500 pm e de cerca de 1.000 μιτι. O diâmetro das partículas descarregadas pode ser controlado através do ajuste da pressão de pulverização da composição líquida (Usina líquida concentrada), O diâmetro das partículas descarregadas pode ser controlado através do ajuste da pressão do ar. O método pode ainda compreender peneirar as partículas descarregadas de modo a coletar partículas que apresentem uma faixa de diâmetro desejada.

Um outro aspecto da invenção provê um aditivo de ração animal produzido através do método acima descrito.

Ainda um outro aspecto da invenção provê um aditivo de ração animal, que compreende: uma pluralidade de partículas, que compreendem L- lisina, pelo menos parte da pluralidade de partículas compreendendo um núcleo e invólucros em múltiplas camadas, que circundam o núcleo, O núcleo pode ter um diâmetro de cerca de 200 μιη a cerca de 500 μιη.

Um outro aspecto da invenção provê uma ração para animais, que compreende o aditivo de ração animal acima descrito.

Breve Descrição dos Desenhos A figura 1 é um diagrama de bloco, que ilustra o processo de produção de acordo com uma modalidade. A figura 2 ilustra o mecanismo de um processo para a formação de grânulos de acordo com uma modalidade. A figura 3 explica o mecanismo de um processo de formação de pelotas, A figura 4 é uma micrografia, tomada com um microscópio eletrônico de varredura, de uma partícula de grânulo formada através do processo de uma modalidade e de sua seção transversal. A Figura 5 é uma micrografia, tomada com um microscópio eletrônico de varredura, de uma partícula de pelota, formada através do método da Figura 3 e de sua seção transversal. A Figura 6 é uma micrografia, tomada com um microscópio eletrônico de varredura, de uma partícula de L- lisina, de acordo com uma modalidade. A Figura 7 c uma micrografia, tomada com um microscópio eletrônico de varredura, de uma partícula de L- lisina de acordo com uma outra modalidade.

Modo para a Invenção Um processo para a produção de aditivos de ração animal através de secagem direta e granulação de um caldo de fermentação de lisina, que é complexo e reduz a produtividade. Os produtos produzidos através deste método são difíceis de serem manipulados devido a sua baixa densidade de massa, e é difícil produzir um produto corn uma quantidade consistente de lisina, porque a pureza do produto varia, dependendo do caldo de fermentação.

Uma modalidade da invenção refere-se a um processo para a produção de aditivos de ração animal, que podem não requerer um processo de l íItração complexo, de modo a eliminar a biomassa. O processo produz um produto com uma baixa higioscopicidade, sem a adição de uma substância anti- higroscópica, tal que sílica, aumenta a pureza de lisina devido à ausência de uma substância anti- higroscópica, aumenta a produtividade com um procedimento simples, e c baseado em um caldo de fermentação de lisina, produzido a partir de materiais com uma pureza de lisina uniforme.

De um modo particular, uma concentração de um caldo de fermentação de L-lisina c opcionalmente misturada com um agente de controle de pureza de lisina livre, e partículas de semente finas, de entre cerca de 200 μιη e cerca de 500 μm de tamanho, a partir de aparelhos de granulação que são revestidos com a mistura acima, deste modo aumentando o tamanho das partículas de semente finas. Então, os aditivos de ração de animal são produzidos, de tal modo que cerca de 0-5% de grânulos são menos do que cerca de 500 pm, cerca de 20-30% de grânulos tendo um tamanho de entre 500 pm e cerca de 1000 pm, cerca de 60-70% dos grânulos tendo um tamanho de cerca de 1000 pm e cerca de 1300 pm, e cerca de 0-5% de grânulos tendo um tamanho superior a 1300 pm.

Esta modalidade possibilita a produção de produtos, mantendo a pureza de lisina dentro de cerca de 1% de diferença. Como a estrutura granular densa bloqueia o contato com a água, a higroscopicidade, uma das propriedades físicas importantes, do produto granular usado como aditivo de ração animal, é minimizada e os produtos mantêm uma baixa higroscopicidade durante um longo tempo.

Produtos, nos quais cerca de 0-5% dos grânulos são inferiores a cerca de 500 pm em tamanho, cerca de 20-30% dos grânulos estão entre cerca de 500 pm e cerca de 1000 pm, cerca de 60-70% dos grânulos estão entre cerca de 1000 pm e cerca de 1300 pm, e cerca de 0-5% dos grânulos são superiores a cerca de 1300 pm e são produzidos através de um processo de reciclo.

De acordo com uma modalidade, é provido um processo para a produção de aditivos de ração animal, segundo a composição baseada no caldo de fermentação de lisina. O processo compreende os estágios de: (a) concentrar um caldo de fermentação de lisina diretamente a um conteúdo de sólidos total de cerca de 48-52%, em peso, sem que seja submetido a um processo de filtração, tal que a filtração com membrana; (b) formar um concentrado de mistura através da mistura do concentrado com um agente de controle de pureza ou lisina livre ; e (c) formar grânulos, que compreendem os estágios de introduzir as sementes de partículas de cerca de 200- 500 pm ao interior de um granular, aumentando o tamanho das sementes de partículas finas à medida em que elas são revestidas com o concentrado da mistura pulverizada acima a partir do fundo do aparelho de granulação, e a formação de grânulos cm lima estrutura tipo cebola, sem a aplicação de dispositivos físico-mecânicos, de tal modo que cerca de 0-5% dos grânulos possuem um tamanho granular de, no máximo, cerca de 500 μιη, cerca de 20-30% sejam de cerca de 500 pm a cerca de 1000 μιη, e cerca de 60-70% sejam de cerca de 1000 pm a cerca de 1300 μιη, e cerca de 0-5% sejam superiores a cerca de 1300 μ m.

Tabela 1 No estágio de formação do concentrado da mistura, a pureza de lisina final é ajustada a dentro de cerca de 1% da pureza intencionada através do controle da quantidade de lisina ou de um agente de controle de pureza. A granulação é executada através de pulverização do concentrado da mistura a partir de um bocal no fundo do granulador e o provimento de um vento quente, que forma um leito fluidizado.

Granulação pode ser controlada através do ajuste da velocidade do fluido do concentrado da mistura, da pressão do bocal, e do fluxo de ar do vento quente, O agente de controle de pureza pode ser um ou mais de amido, carragenana e ãgar. Em uma modalidade, Corynebacterium é usado como um microorganismo que produz lisina, Embora os produtos nesta modalidade possuam uma propriedade anti- higroscópica sem o uso de uma substância anti-higroscópica, sílica, polímeros, ou parafina líquida podem ser usados.

De acordo com uma outra modalidade, os aditivos de ração animal baseados em um caldo de fermentação de lisina granulada são produzidos através do procedimento abaixo. Referimo-nos às figuras anexas para as explanações abaixo. Com referência à ilustração do processo de produção na Figura 1, primeiramente um caldo de fermentação de lisina é produzido usando uma biomassa, que produz lisina. Qualquer microorganismo que produz lisina pode ser usado como a biomassa na modalidade. De modo particular, Corynebacterium pode ser um organismo para a fermentação de lisina. Não existe limitação especial na condição para a fermentação do microorganismo. Em uma modalidade, a biomassa é cultivada em uma condição que possibilita uma pequena quantidade de biomassa, embora uma grande quantidade de lisina seja acumulada no caldo de fermentação.

Como o açúcar em um caldo de fermentação interfere com a secagem do caldo de fermentação e aumenta a higroscopicidade do produto final, o caldo pode ser cultivado em uma condição que reduza a quantidade de açúcar. No entanto, as condições para a fermentação na precisam ser aquelas relacionadas acima pois, usando esta modalidade, o processo de mistura controle a pureza da lisina e a superfície do produto é densa. Uma aplicação desta modalidade indica que um caldo de fermentação, obtido a partir da biomassa de cultura em Corynebacterium contém cerca de 10-20% de lisina, com uma densidade de cerca de 170 g/1.

Um caldo de fermentação produzido através deste método é concentrado no processo de remover alguma água. Este processo de concentração possui dois propósitos : reduzir as tarefas de pós - produção através da redução do volume dos caldos de fermentação pela concentração e, de um modo mais importante, formar grânulos de um modo mais fácil através da elevação da densidade de lisina do caldo. A quantidade de sólidos totais no caldo de fermentação é ajustada para que seja de cerca de 44-52% através do processo de concentração, no qual o método é a concentração a vácuo, com uma pressão de cerca de 680 mmHg e uma temperatura de banho de cerca de 65°C. Estas condições podem ser alteradas de acordo com o estado do processo de concentração ou de modo a controlar a velocidade do processo. O caldo de fermentação, no qual a concentração é completada, passa através de um processo de ajuste de pH. O pH é ajustado para cerca de 3,5 usando ácido sulfúrico. Após o ajuste do pH, o caldo é deixado a cerca de 60°C durante mais do que duas horas. Um caldo é deixado a cerca de 60°C durante pelo menos duas horas seguindo-se ao ajuste de pH, porque os materiais de gDNA da biomassa de fermentação, que são encontrados nos produtos granulares, tendem a se degradar. Considerando o custo para o desenvolvimento de uma nova cepa de microorganismos e o efeito do microorganismo em si mesmo sobre a produtividade, a segurança do microorganismo é de enorme importância. Este processo permite a degradação satisfatória de materiais de gDNA e reduz a possibilidade de vazamento do microorganismo.

Seguindo-se à degradação do gDNA, o concentrado é transferido a um tanque de mistura. O processo de mistura tem vários propósitos. O propósito mais importante é o de controlar a pureza de lisina de produtos granulares produzidos a um nível intencionado. O concentrado é misturado com uma substância de controle de pureza no processo de mistura. A substância de controle de pureza pode ser ou um agente de controle de pureza ou lisina livre, dependendo da pureza do concentrado. Quaisquer agentes de controle de pureza e de lisina livre adequados podem ser usados. Em uma modalidade, o agente de controle de pureza é um ou mais de amido de milho, amido, carragenana e ágar.

Um agente de controle de pureza pode ser adicionado a um concentrado quando a pureza de lisina do concentrado é muito alta. Por outro lado, quando a pureza de lisina do concentrado é muito baixa, o pó de lisina é adicionado ao concentrado de modo a aumentar a pureza da lisina. O método de controle de pureza da modalidade determina a pureza do produto final dentro de uma faixa de erro de 1%.

Subseqüentemente ao processo de mistura, o caldo da mistura é submetido a um processo de granulação. A distribuição do tamanho de partícula, a densidade de massa, e a pureza variam de acordo cm a condição operacional do processo de granulação. Nesta modalidade, os grânulos crescem de modo a que apresentem seções transversais configuradas de um modo tipo cebola através do revestimento das sementes com camadas do concentrado do caldo de fermentação. Um moinho separado pode ser provido extemamente ao aparelho de granulação, sem que possua lâminas ou um moedor em seu interior. Como a instalação de um dispositivo mecânico, tal que lâminas no interior do aparelho de granulação evita a formação de partículas densas devido à força física, pode ser difícil formar grânulos, cujas seções transversais possuam uma estrutura tipo cebola.

De modo a formar grânulos com uma estrutura tipo cebola, é provido um aparelho de granulação com sementes de 200- 500 pm de tamanho no processo de granulação. O concentrado obtido a partir do processo acima é então pulverizado ao interior do aparelho de granulação através de um bocal no fundo do aparelho de granulação. À medida em que o concentrado pulverizado se desloca para cima através da pressão propulsora do bocal, as sementes no interior do no interior do aparelho de granulação são revestidas com o concentrado. Após as sementes revestidas interromperem a ascensão devido à gravidade, elas descem e então iniciam de novo a ascensão através do concentrado pulverizado a partir do bocal e do vento ou ar quente a partir do fundo do aparelho de granulação. A camada formada no processo de ascensão e descida repetitivas das partículas é denominado de um leito fluidizado. Conforme ilustrado na Figura 2, os grânulos são formados e aumentam de tamanho à medida em que as sementes são revestidas, de um modo contínuo, com o caldo pulverizado em uma estrutura tipo cebola no interior do leito fluidizado. O concentrado pulverizado é secado e solidificado pela alta temperatura presente no interior do aparelho de granulação e pelo vento quente a partir do fundo, e forma grânulos com a estrutura tipo cebola à medida em que o processo de secagem é repetido através da colisão com o concentrado que é pulverizado, de um modo contínuo, a partir do fundo.

Um método (exposto na Patente U.S. N° 5. 622. 710) descrito na Figura 3, consiste de dois estágios de formação de partículas finas, inferiores a cerca de 100 pm e que tomam as pelotas estmturas em forma de framboesa usando uma força mecânica de uma lâmina com um caldo de fermentação como um aglutinante. Portanto, a modalidade acima descrita emprega um novo mecanismo, pois as pelotas granulares aumentam de tamanho à medida em que sementes de partículas finas, com um tamanho de cerca de 200- 500 pm são revestidas com um concentrado do caldo de fermentação, e então secadas.

Devido ao fato de que o mecanismo do caldo granular ser novo, os grânulos produzidos e as suas formas são diferentes daquelas produzidas através do método da Figura 3. As Figuras 4 e 5 apresentam micrografias de grânulos ou pelotas e micrografias eletrônicas (2000 vezes ) de suas formas externas e de suas seções transversais, produzidas pela modalidade e pelo método da Figura 3, respectivamente.

Os grânulos produzidos através do método da modalidade foram produzidos nas aplicações abaixo. Pelotas produzidas a través do método da Figura 3 são BIOLYSTM, que estão disponíveis de Degussa AG, proprietária da patente US N° 5.622.710.

Conforme observado nas figuras, os grânulos produzidos através dos dois métodos diferentes possuem formas externas similares. No entanto, as seções transversais revelam que os grânulos produzidos através desta modalidade possuem superfícies lisas dentro e fora dos grânulos, embora possa ser observado que as pelotas produzidas através do método anterior são aglomeradas.

Grânulos, cujo tamanho foi aumentado em alguma extensão através do processo de granulação acima se tomam muito pesados para serem levados pelo vento quente e são acumulados no fundo. Em alguns casos, as partículas finas e o caldo pulverizado ascendem a uma altura muito elevada. Um filtro de saco é instalado no topo do aparelho de granulação, de modo a evitar a perda a partir deste fenômeno e produz agitação, de modo a desprender a poeira fina aderida ao filtro de saco, em uma base regular.

Em uma modalidade, o processo de granulação emprega uma temperatura mais quente, de cerca de 170°C, uma temperatura de admissão de cerca de 140- 160°C, uma temperatura de saída de cerca de 60-70°C, e uma pressão de pulverização de cerca de 180 -200 KPa (cerca de 1,8- 2,0 bar). O vento ou ar quente pode ser soprado em uma pressão de cerca de 9,8065 KPa a cerca de 19,6133 KPa (de cerca de 0,1 a cerca de 0,2 kg/ cm2).

Seguindo-se ao processo de granulação, o produto é submetido a um processo de resfriamento, de modo a minimizar a higroscopicidade.

Uma vez que o processo de granulação e o processo de resfriamento sejam completados, o produto apresenta uma distribuição de tamanho de partícula ampla. Algumas partículas são muito grandes e algumas são muito finas, de modo a serem incluídas no produto final. Deste modo, um processo para a classificação de grânulos de acordo com o tamanho é requerido após a produção dos grânulos. Este processo é denominado um processo de peneiração. Os grânulos com um tamanho adequado são submetidos ao estágio que se segue, e os grânulos com um tamanho inadequado são reciclados como sementes, após o processo de moagem, através de um moinho.

Nesta modalidade, os grânulos com um tamanho granular de mais do que cerca de 1.300 μm são pulverizados e retornados ao aparelho de granulação, e os grânulos com menos do que cerca de 500 μιη são diretamente retornados ao aparelho de granulação, de modo a serem usados como sementes para a granulação adicional.

Os produtos granulados, de uni modo geral, possuem uma baixa densidade de massa. Uma baixa densidade de massa torna o produto difícil de ser manipulado. A modalidade possui uma densidade de massa bastante aumentada, de até cerca de 670 ± 50 kg/m3 através da produção de produtos granulados com uma estrutura tipo cebola, após o revestimento das sementes com o concentrado.

Um produto final de acordo com a modalidade possui a composição de material que se segue ;

Tabela 2: Exemplo I: Formação de grânulos diretamente a partir do caldo de fermentação A fermentação de lisina usando Corynebacterium glutamicum CJM 107 (KCCM -10227) foi conduzida durante 98 horas em uma temperatura de 35°C, em um meio de cultura com uma escala de pH de 6- 8 contendo 50 g de açúcar, 10 g de peptona, 10 g de extrato de levedura, 5 g de uréia, 4 g de KH2PO4, 8g de K2HPO4, 0,5 g de MgSC>4 7H2O, 100 pg de biotina, e 1.000 pg de tiamina HC1 por 1 litro de água. A pureza de lisina do caldo de fermentação foi de 18%.

Após o caldo de fermentação ter sido concentrado um conteúdo de sólidos total de 55,2 %, em peso, através de concentração a vácuo. O seu pH foi ajustado para de 3,5- 3,6. Foi usado ácido sulfárico para ajustar o pH, e o concentrado foi deixado durante 2,5 horas, após o ajuste do pH. O concentrado, no qual a degradação de gDNA é completada, foi introduzido a um aparelho de granulação em um estilo de pulverização a partir do fundo, através do bocal de fundo do aparelho de granulação (GR Engineering, Fluid Bed Spray Dryer Batch type Pilot). O aparelho de granulação possuía uma temperatura de 170°C, uma temperatura de admissão de 140-160°C, uma temperatura de saída de 60-70°C, e uma pressão de pulverização de 180 -200 KPa (1,8-2,0 bar). As sementes foram produzidas através do método de secagem por Pulverização, com um tamanho de 300. O concentrado foi introduzido no aparelho de granulação solidificado pelo vento quente, e os grânulos aumentaram de tamanho através do concentrado recém incorporado, à medida em que o caldo vazou para o interior do leito fluidizado. Uma vez que o tamanho granular alcançou a dimensão desejada, o aparelho de granulação foi desligado e a pureza e as composições do produto foram analisadas.

Os grânulos desta modalidade possuíam 68% de lisina, 15% de proteínas, 0,02% de água, 1, 6% de minerais, e uma densidade de massa de 665,1 kg/m3. 4% dos grânulos possuíam um tamanho granular de menos do que 500, 25,6% tinham um tamanho de entre 500pm e 1000 pm, 67,4% tinham um tamanho de entre 1000 pm e 1300 pm, e 3% tinham um tamanho superior a 1300 μαι.

Exemplo 2: Ajuste da pureza através da adição de lisina livre ao caldo de fermentação Após a fermentação nas mesmas condições que no Exemplo 1, o caldo de fermentação (14,5%) de lisina foi concentrado a um conteúdo de sólidos total de 51,5%, em peso. Este foi misturado com 8 g de lisina livre (um produto CJ) e granulado nas mesmas condições que no Exemplo 1. O produto final possuía 68% de lisina, 14% de proteínas, 0,13% de água, 2, 50% de minerais e uma densidade de massa de 665,51 kg/m3, 3% dos grânulos possuíam um tamanho de grânulo inferior a 500, 28% possuíam um tamanho de 500 pm a 1000 pm, 67% possuíam um tamanho de 1000 pm a 1300 pm, e 2% possuíam um tamanho superior a 1300 pm.

Exemplo 3: Ajuste da pureza através da adição de agentes de controle de pureza ao caldo de fermentação.

Após a fermentação usando as mesmas condições que no Exemplo 1, foi obtido um caldo de fermentação com uma pureza de lisina de 20% e 25,8% de conteúdo de sólidos totais.

Após o caldo de fermentação ter sido concentrado, um excipiente, que consistia de 0,5 L e água e 0,22 kg de amido de milho foi adicionado ao tanque de mistura como um agente de controle de pureza e foi misturado com o caldo.

Após o caldo de fermentação filtrado ter sido concentrado a um conteúdo de sólidos total de 50,5%, em peso, através de concentração a vácuo, ele foi granulado nas mesmas condições que no Exemplo 1. O produto final deste exemplo possuía 66% de lisina, 14% de proteínas, 0,24% de água, 1,88 % de minerais, uma densidade de massa de 682,5 kg/m3, 4% dos grânulos possuíam um tamanho granular inferior a 500 pm, 29% eram de 500 pm a 1000 pm, 63% eram de 1000 pm a 1300 pm, e 4% eram superiores a 1300 pm.

Exemplo 4: Uma comparação de higroscopicidade entre um produto da modalidade e um produto do método prévio 10 g de cada amostra dos grânulos A, B e C foram colocados sobre cada placa (50 ml) no interior de um Teinperature -humidity Controller (EYELA™). Um experimento que compara as higraseopicidades de acordo com o aumento na massa foi conduzido após as amostras terem sido deixadas a 25°C e uma umidade relativa de 75% durante 7 horas.

Tabela 3 A: o caldo de fermentação foi direiamente granulado após a filtração com membrana para a remoção da biomassa. B: o caldo de fermentação foi granulado (granulação sem a remoção da biomassa e adição de uma substância anti- higroscópica: a modalidade) C: revestimento após a adição de um agente anti- higroscópico (siliea) após a filtração com membrana para a remoção da biomassa.

Este experimento revelou que A possuía a mais alta higroscopicidade dos grânulos após a filtração com membrana para remover a biomassa e que a higroscopicidade da modalidade (B) e aquela dos grânulos revestidos com um agente anti-higroscópico (síJica) após a remoção da biomassa foram cerca dos mesmos. A despeito de ter simplificado o processo de produção na modalidade (B), estes dois processos possuíam um aperfeiçoamento igual ou melhor da higroscopicidade. Portanto, a modalidade apresenta uma vantagem de evitar a absorção de água, sem um processo de adição de uma substância anti- higroscópica e de aumentar a pureza da lisina. Aplicabilidade Industrial Aditivos de ração animal de acordo com a modalidade possuem uma alta densidade de massa, uni nível uniforme dc pureza de lisina, e um processo de produção simplificado. O novo método não requer um processo de filtração para remover a biomassa, o que toma o procedimento mais complicado. Ele permite a produção de um produto com 1% da pureza de lisina intencionada, cm uma higroscopicidade aperfeiçoada e uma alta densidade de massa sem a adição de uma substância anti- higroscópica, a um baixo custo. Em adição, um baixo conteúdo de açúcares reduziu a higroscopicidade do produto, e isto aperfeiçoou, de um modo correspondente, igualmente a pureza de lisina.

Além disso, a modalidade sugere um método de degradação de gDNA, o que protege contra o vazamento de gDNA, cuja cepa é obtida às expensas de muito tempo e encargos. A modalidade permite a degradação satisfatória de gDNA e reduz o vazamento de biomassa.

REIVINDICAÇÕES

Claims (16)

1. Método para a produção de partículas de aditivo de ração anima! tendo uma seção transversal do tipo cebola, cujo método caracterizado pelo fato de que compreende: suprir um granulador compreendendo uma câmara, suprir uma composição líquida compreendendo uma mistura concentrada compreendendo um caldo de fermentação de L- li sina lendo 48%, em peso a 52%, em peso, de partículas sólidas, e suprir partículas de semente de 200-5OOpm ao interior da câmara; soprar ar quente no interior da câmara, para cima, de baixo das partículas, de tal modo que pelo menos parte das partículas de semente flutue no interior da câmara; pulverizar para cima uma composição líquida, a partir de baixo das partículas flutuando dentro da câmara, em que a composição líquida é revestida sobre partículas individuais flutuando no interior da câmara, em que a composição líquida é repetidamente revestida sobre as partículas e secas pelo ar soprado no interior da câmara para formar um núcleo e uma pluralidade de invólucros em camadas em torno do núcleo, em que o ar quente é soprado a uma pressão de 9,8065 KPa a 19,6133 KPa (0,1 a 0,2 kg/cm2); e coletar as partículas do tipo cebola da câmara, em que 0-5% das partículas tipo cebola coletadas têm um tamanho de grânulo menor do que 500 μιη, 20-30% das partículas tipo cebola coletadas têm um tamanho de grânulo de 500 μηι a 1000 μιη, 60-70% das partículas tipo cebola coletadas têm um tamanho de grânulo de 1000 μηι a 1300 μιη, c 0-5% das partículas tipo cebola coletadas têm um tamanho dc grânulo maior do que 1300 μιη.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição líquida é pulverizada em uma pressão entre 180 e 200 KPa (entre 1,8 e 2,0 bar).

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente ajustar uma ou ambas a pressão de pulverização da composição líquida e a pressão na qual o ar quente é soprado para um perfil de distribuição desejado das partículas coletadas.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a partícula tipo cebola possui uma densidade de massa de 670 + 50 mg/m3.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ar quente é suprido ao granulador a uma temperatura de 140°C a 160°C.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição líquida compreende lisina livre ou um agente de controle de pureza.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição líquida compreende adicionalmente: uma quantidade de lisina livre ou uma quantidade de agente de controle de pureza, em que as quantidades controlam o teor de lisina da partícula de aditivo de ração animal para ser 65%, em peso, ou maior.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que suprir a composição líquida compreende: suprir um caldo de fermentação de L-lisina; concentrar o caldo diretamente sem filtração; e adicionar ao concentrado, um teor de agente de controle de pureza ou lisina livre, suprindo, deste modo, a composição líquida.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um bocal para pulverizar para cima a composição líquida é localizado no fundo do granulador.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o granulador compreende um filtro de saco instalado em uma porção no topo da câmara.

11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição líquida é pulverizada continuamente.

12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição líquida não é pulverizada continuamente.

13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende resfriar as partículas coletadas subsequentemente à coleta.

14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: peneirar para classificar as partículas coletadas com base em seus tamanhos; e retomar, à câmara, partículas com um diâmetro menor do que 500pm.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: após a peneiração, pulverizar as partículas com um diâmetro maior do que 1300 pm.

16. Método para a produção de partículas de aditivo de ração animal tendo uma seção transversal do tipo cebola, cujo método caracterizado pelo fato de que compreende: suprir um granulador compreendendo uma câmara; suprir partículas de semente de 200-500 pm na câmara; fornecer uma mistura concentrada compreendendo um caldo de fermentação de L-lisina tendo 48%, em peso a 52%, em peso de partículas sólidas, a mistura compreendendo adicionalmente, uma quantidade de lisina livre ou uma quantidade de agente controlador de pureza, em que as quantidades controlam o teor de lisina das partículas de aditivo de ração animal para serem 65%, em peso ou mais; criar partículas com uma seção transversal do tipo cebola por: soprar ar quente no interior da câmara, para cima, de baixo das partículas, de tal modo que pelo menos uma parte das partículas de semente flutue no interior da câmara; pulverizar para cima uma composição líquida, a partir de baixo das partículas flutuando dentro da câmara, em que a mistura concentrada é revestida sobre as partículas individuais flutuando no interior da câmara, em que a mistura concentrada é revestida sobre partículas individuais flutuando no interior da câmara, em que a mistura concentrada é repetidamente revestida sobre as partículas e secas pelo ar soprado na câmara para formar um núcleo e uma pluralidade de invólucros em camadas em tomo do núcleo, em que o ar quente é soprado a uma pressão de 9,8065 KPa a 19,6133 KPa (0,1 a 0,2 kg/cm2); e subsequentemente, coletar as partículas do tipo cebola da câmara, em que 0-5% das partículas tipo cebola coletadas têm um tamanho de grânulo menor do que 500 pm, 20-30% das partículas tipo cebola coletadas têm um tamanho de grânulo de 500 pm a 1000 pm, 60-70% das partículas tipo cebola coletadas têm um tamanho de grânulo de 1000 pm a 1300 pm, e 0-5% das partículas tipo cebola coletadas têm um tamanho de grânulo maior do que 1300 pm.