CH645783A5

CH645783A5 - Verfahren zur herstellung eines phosphor- und stickstoffhaltigen futterzusatzmittels.

Info

Publication number: CH645783A5
Application number: CH266980A
Authority: CH
Inventors: Bela Dr Tomko; Geza Dr Marai; Bela Karacsonyi
Original assignee: Tomko Bela; Marai Geza; Karacsonyi B
Priority date: 1979-04-06
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1984-10-31
Also published as: FR2452882B1; SE8002474L; HU182054B; FR2452882A1; IT8021175A0; NL8002026A; AU5787580A; JPS561860A; PL223268A1; BE883372A; PL121855B1; SU1085496A3; CA1141227A; DE3013536A1; AR223214A1; US4499110A; SE447694B; GB2046570A; AU532924B2; GB2046570B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines festen phosphor- und stickstoffhaltigen Futterzusatzmittels. Das hergestellte Futterzusatzmittel verfügt, im Vergleich mit den bisher bekannten, über bessere biologische Eigenschaften.

Bei der Herstellung von Futterzusatzmitteln werden die Ergebnisse der neuen biologischen Forschungen immer mehr in Betracht gezogen. Der Zweck ist die Herstellung von den biologischen Ansprüchen besser entsprechenden Futterzusatzmitteln. Eine andere wichtige Bestrebung ist die immer ökonomischere Verwendung der zur Verfügung stehenden Futterkomponenten, d.h. einerseits die Sicherung von deren vom biologischen Standpunkt aus vollkommensten Ausnützung, andererseits die Herstellung und praktische Verwendung der Futterzusatzmittel mit einer möglichst einfachen

Technologie sowie die Sicherung der Kompatibilität der hergestellten neuen Futterzusatzmittel und der herkömmlichen Futterkomponenten.

Es ist wohlbekannt, dass in der Fütterung die Zufuhr der Phosphorkomponente in entsprechender Form von besonderer Bedeutung ist. In der Fütterung wird der Phosphor in der Form der sogenannten Futterphosphate, wie z.B. Dikal-ziumphosphat, Monokalziumphosphat oder Natriumphosphat bzw. in Form von anderen Mineralphosphaten verwendet.

In der DE-OS Nr. 2 803 246 ist die Verwendung eines Futterzusatzmittels auf Stärke- und Phosphorsäure-Basis vorgeschlagen, welche, im Vergleich mit den herkömmlichen Futterphosphaten, besonders hinsichtlich der biologischen Ausnützung des Phosphors, zahlreiche vorteilhafte Eigenschaften hat. Ausser der guten biologischen Ausnützung des Produktes auf Stärke- und Phosphorsäure-Basis im lebenden Organismus, ist auch die stufenweise oder verzögerte bzw. geregelte Phosphorabsorption wesentlich. Die geregelte Absorption des Phosphors im lebenden Organismus ist eine Vorbedingung der Stoffwechselvorgänge vom hohen Wirkungsgrad.

Es wurde festgestellt, dass die vom biologischen Standpunkt aus geregelte (verzögerte oder stufenweise) Absorption des Phosphors im lebenden Organismus mit einem System auf Stärke-Phosphorsäure-Basis dann erreichbar ist, wenn das System auch Harnstoff enthält. Der Harnstoff übt eine bisher nicht bekannte Wirkung vermutlich in Wechselwirkung mit den anderen Komponenten des Systems aus.

Harnstoff wird in der Fütterung bekanntlich aus wirtschaftlichen Gründen verwendet, um den Stickstoffbedarf der Wiederkäuer mit stickstoffhaltigen Futter von Nichtproteincharakter zu befriedigen. Der Harnstoffverbrauch steht also mit der Einsparung des Proteins natürlichen Ursprungs im Zusammenhang. Die Verwendung des Harnstoffes ist also vom wirtschaftlichen Standpunkt aus besonders bedeutend und man ist bestrebt, einen möglichst grossen Anteil an proteinersetzenden Harnstoff in der Viehfütterung zu verwenden. Der im Pansen der lebenden Tiere plötzlich frei gewordene Harnstoff kann, infolge des Freiwerdens von Ammoniak, schwere Folgen haben, so dass die verzögerte oder stufenweise Absorption des Harnstoffes mit verschiedenen Methoden angestrebt wurde.

Es wurde ferner festgestellt, dass die geregelte Absorption des Harnstoffes im lebenden Organismus in Gegenwart von Phosphorsäure unerwarteterweise viel vorteilhafter vor sich geht, so dass in der Fütterung der Anteil des Harnstoffes auf Kosten des Proteins (Eiweisse) erhöht werden kann.

Die Zielsetzung der Erfindung ist die Regelung der Absorption einerseits der Phosphorsäure, bzw. des Phosphors, andererseits die des Harnstoffes im lebenden Organismus durch die Herstellung eines solchen Produktes, welches den obigen Anforderungen entspricht.

Das Freiwerden der Phosphorsäure aus der erfindungs-gemäss hergestellten Phosphorsäure-Harnstoff-Stärke-Zusammensetzung ist im wässrigen Medium sowohl in vitro als auch in vivo wenigstens teilweise verzögert. Dieses verzögerte Freiwerden der Phosphorsäure kann der Wechselwirkung zwischen den Komponenten zugeschrieben werden, in welcher vermutlich auch die Stärke eine Rolle spielt. Die verzögerte oder geregelte Absorptionseigenschaft kann bei der erfindungsgemäss hergestellten Zusammensetzung z.B.

durch die Bedingungen des Herstellungsverfahrens und durch das Verhältnis der Komponenten beeinflusst und immer den Bedürfnissen des tierischen Organismus entsprechend eingestellt werden. Die Wechselwirkung zwischen den einzelnen Komponenten der Zusammensetzung wird durch Wärme vorteilhaft angeregt.

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In der Zusammensetzung ist der Phosphor ausschliesslich in der Form von Phosphorsäure, die Stärke z.B. in Form von Mais-, Kartoffel-, Weizen-, Gersten- oder Reisstärke, in Form eines Stärkederivates oder eines, ein solches Produkt enthaltenden Materials vorhanden. Die äussere Erscheinungsform der Zusammensetzung ist zweckmässigerweise körnig oder granuliert, und diese körnige Form ist sogar bei der Herstellung der Zusammensetzung gesichert.

Zur Herstellung der Phosphorsäure-Harnstoff-Stärke-haltigen Zusammensetzung vom festen Bestand sind verschiedene Verfahren anwendbar. Das gemeinsame Kennzeichen dieser Verfahren besteht darin, dass aus Phosphorsäure, Harnstoff, Stärke und Wasser, ein disperses System mischbarer Konsistenz, beispielsweise eine Paste oder Schmelze, gebildet wird, welche auf einer Temperatur von 40 bis 120 °C gehalten wird. Dieses System und gegebenenfalls vor oder nach der Wärmeübertragung kalt oder warm geformt. Ferner können gegebenenfalls sonstige Futterzutaten oder die Granulation fördernde Hilfsstoffe zugemischt werden. Das Dispersionsmedium kann die Phosphorsäure, eine wässerige Phosphorsäure, eine Phosphorsäure-Harnstoff-Lösung oder eine Phosphorsäure enthaltende Harnstoffschmelze sein. Das Dispersionssystem wird aus den Komponenten zweckmässigerweise unter intensivem Rühren hergestellt. Ein Teil oder die ganze Menge des zur Herstellung nötigen Wassers kann mit der verdünnten wässrigen Phosphorsäure oder mit der wässerigen Lösung des Harnstoffes dem System zugeführt werden. Der Harnstoff kann auch in Form einer bei der Synthese entstandenen nicht auskristallisierten, konzentrierten Lösung verwendet werden. Das Endprodukt kann durch Granulation, Strangpressen oder sonstige bekannte Formungsverfahren geformt werden. Die Wärmebehandlung erfolgt vorteilhaft während 1 Minute bis 24 Stunden.

Gemäss einer Ausführungsmethode wird einem Teil Wasser soviel Phosphorsäure beigemischt, dass die Phosphorkonzentration der entstandenen wässerigen Lösung 0,08-0,32 Teile beträgt. Dann wird der wässerigen Phosphorsäurelösung bis zur Sättigung Harnstoff zugegeben. In der enthaltenen Lösung werden wenigstens 1,5 Teile Stärke homogen dispergiert und die Lösung wird auf einer Temperatur von 40-120 °C gehalten. Das Produkt kann je nach Wunsch, kalt oder warm geformt werden.

Nach einer anderen Ausführungsmethode wird ein Teil Phosphorsäure vom spezifischen Gewicht 1,05-1,7 bis zur Bildung einer teigförmigen Masse mit Harnstoff und Stärke vermischt und die erhaltene Masse wird auf einer Temperatur von 40-120 °C gehalten. Die Wärmebehandlung dieser Zusammensetzung ist von der Temperatur abhängig und kann 1 Minute bis 24 Stunden dauern.

Die dritte Verfahrensvariante zur Herstellung der Zusammensetzung kann dadurch gekennzeichnet werden, dass ein Teil Harnstoff durch Erwärmen auf eine Temperatur von über 132,7 °C geschmolzen wird, der Schmelze 0,15-0,25 Teile Phosphorsäure - auf lOOprozentiger Phosphorsäure gerechnet - in verdünnter oder konzentrierter Form zugemischt und schliesslich in die Schmelze 0,1-1 Teile Stärke dispergiert werden. Die Mischung wird solange gerührt, bis sie eine gleichmässige Zusammensetzung erreicht. Sie wird dann, noch warm oder kalt, entweder durch Granulation oder Strangpressen geformt. Nötigenfalls können in die Harnstoffschmelze Mineralsubstanze, Makro-, Mikro- oder Spurelemente eingemischt werden.

Die vorteilhaften Eigenschaften der gemäss der Erfindung hergestellten Zusammensetzung werden wie folgt zu-sammengefasst:

1. Die Zusammensetzung vereinigt in einem einzigen Produkt die in der Fütterung unentbehrliche disponible, restlos

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absorbierende Phosphorquelle, den als Ersatz des natürlichen Eiweisses verwendeten Harnstoff und die Stärke. Jede Komponente der Zusammensetzung ist ein wertvoller Nährstoff, im Vergleich mit den Eigenschaften der einzelnen Komponenten hat aber die Zusammensetzung eine erhöhte Wirkung in der Fütterung, welche der Wechselwirkung der einzelnen Komponenten zugeschrieben werden kann. Die Wechselwirkung sichert vermutlich das Zustandekommen der, in der Fütterung bisher noch nicht realisierbaren Vorteile und die Möglichkeit der besseren Adaptation des Futterzusatzmittels an die biologischen Anforderungen des tierischen Organismus.

2. Das Gleichgewichtsverhältnis zwischen Harnstoff und Phosphor der Zusammensetzung im lebenden Organismus ermöglicht eine günstigere Einstellung des pH-Wertes des Pansens. Der Anteil des Harnstoffes in der Fütterung kann in dieser Weise erhöht werden, ohne seine auf den lebenden Organismus ausgeübte toxische Wirkung in Betracht ziehen zu müssen. Mit anderen Worten, es besteht die Möglichkeit der Erhöhung des Harnstoffanteiles auf Kosten des Eiweisses vermutlich dann, wenn der Harnstoff von der Phosphorsäurekomponente der Zusammensetzung kompensiert ist. Im einzelnen vermindert sich die Aktivität der Urease bei der Einstellung des pH-Wertes des Pansens auf 6,3-6,5, verringert sich die Absorption des entstandenen Ammoniaks, nimmt die Geschwindigkeit der Fettsäurenabsorption zu, wird der Lebensraum für die das Ammoniak nützenden Bak-teria des Pansens günstig, wodurch schliesslich ein intensiverer Ammoniakverbrauch erreicht werden kann. Die Harnstoffkomponente der Zusammensetzung ist gegenüber der Wirkung der Urease widerstandsfähiger, so dass das Aus-mass der Ammoniakbildung gebremst und regulierbar wird.

3. Der zur Ausnutzung des Harnstoffes im lebenden Organismus ohne toxische Wirkung erforderliche Phosphorbedarf wird durch die Phosphorsäurekomponente der Zusammensetzung im richtigen Masse und im richtigen Zeitpunkt, in entsprechender Verteilung befriedigt. Die Phosphorsäurekomponente der Zusammensetzung ist bei der Hydrolyse des Harnstoffes vermutlich bereits im Pansen in entsprechendem Masse gelöst. Diese Tatsache hat, ausser der Sicherung des optimalen pH-Wertes, auch den zusätzlichen Vorteil, dass der Phosphor gleich zur Synthese der Bakterienproteins, zur Bildung der biologisch aktiven Substanzen, z.B. Enzyme, verwendet wird.

Dieser Vorgang kann im Falle der bekannten Futterphosphate nicht stattfinden, da deren Hauptlösungs- und Nutzungsort der Labmagen ist, d.h. dass zur Nutzung des Harnstoffes, vor der Verwendung der Zusammensetzung keine gut anwendbare, disponible Phosphorquelle zur Verfügung stand.

4. Die regulierte Phosphorabsorption der gemäss der Erfindung hergestellten Zusammensetzung im lebenden Organismus ist ein wichtiger Umstand. Die Phosphorkomponente der Zusammensetzung verleiht der Phosphorquelle an und für sich eine gute Löslichkeit, eine Retention, und ist vorteilhafter, als die Verwendung der herkömmlichen Futterphosphate. Die Auslösung und vollkommene Ausnutzung des Phosphors bedeuten einen wesentlichen Vorteil, wozu noch gerechnet werden soll, dass in lebendem Organismus der durch die Epidermis (Hüftdarm, Magen, Labmagen) mit aktivem Transport durchdringende Phosphor stufenweise frei wird, so dass der Bildung bzw. Bildungskapazität des für den aktiven Transport verantwortlichen phosphattragenden Proteins durch Chelatbildung die entsprechende Phosphorquelle im richtigen Zeitpunkt zur Verfügung steht. Da die Dauer und das Ausmass der geregelten, stufenweisen Herauslösung des Phosphors den biologischen Anforderungen entsprechend geregelt werden kann, ist das in aktivem Transport

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teilnehmende komplexe Protein nicht belastet und die Phosphornutzung wird noch wirksamer.

5. Die Zusammensetzung in ihrer Gesamtwirkung verbessert die Futternutzung im Vergleich zu den bekannten Futterzutaten, so dass ihre Verwendung in der Fütterung auch wirtschaftlich vorteilhaft ist.

Die verschiedenen Herstellungsmethoden der Zusammensetzung gemäss der Erfindung werden in den nachfolgenden Beispielen beschrieben, mit der Bemerkung, dass ausser den Beispielen auch sonstige Verfahrensvarianten zur Herstellung der neuen Zusammensetzung möglich sind.

Beispiel 1

1 Teil Wasser wird mit 1 Teil Phosphorsäure vermischt und der Phosphorgehalt der Lösung wird auf 0,32 Teile eingestellt. In der, in solcher Weise erhaltenen Lösung wird 1 Teil Harnstoff gelöst, dann 1,5 Teile Maisstärke zugemischt. Die Mischung wird auf 80 °C erwärmt, dann geformt und getrocknet.

Im wässerigen Medium löst sich die Phosphorsäure aus dem Produkt in 30 Minuten her aus (titrimetrische Messung).

Beispiel 2

1 Teil Wasser wird mit 0,5 Teil Phosphorsäure vermischt, der Phosphorgehalt der Lösung wird auf 0,105 Teile eingestellt, dann wird, nach Erwärmung auf 60 °C, in der Lösung 0,5 Teile Harnstoff gelöst. Die Lösung wird bis zur Auflösung des Harnstoffes gerührt, dann 1,5 Teil Weizenstärke zugemischt. Die Mischung wird getrocknet und geformt.

Im wässerigen Medium löst sich die Phosphorsäure aus dem Produkt in 20 Minuten her aus (titrimetrische Messung).

Beispiel 3

1 Teil Phosphorsäure von 1,254 spezifischem Gewicht wird mit 2 Teilen Harnstoff und 2,5 Teilen Maisstärke vermischt, dann die Mischung auf 80 °C erwärmt, geformt und getrocknet.

Im wässerigen Medium löst sich die Phosphorsäure aus dem Produkt in 45 Minuten heraus.

Beispiel 4

s 1 Teil Phosphorsäure von 1,335 spezifischem Gewicht wird mit 3 Teilen Harnstoff und 3,2 Teilen Maisstärke vermischt, dann wird die Mischung, auf 100 °C gehalten, extru-diert und getrocknet.

Im wässerigen Medium löst sich die Phosphorsäure aus io dem Produkt im Verlauf von 2 Stunden 45 Minuten heraus.

Beispiel 5

1 Teil Harnstoff wird bei 133 °C geschmolzen, zur Schmelze werden 0,2 Teile konzentrierte Phosphorsäure 15 (85-90%) beigemischt und gleichmässig verrührt, dann 0,8 Teile Maisstärke zugeführt. Nach gleichmässiger Dispergie-rung wird das Material in gekühltem Zustand granuliert.

Im wässerigen Medium löst sich die Phosphorsäure aus dem Produkt in 3 Stunden heraus.

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Beispiel 6

1 Teil Phosphorsäure von 1,33 Spezifischem Gewicht wird mit 3 Teilen Harnstoff und 0,2 Teil Mischung im Verhältnis von 1 zu vom Natriumsulfat und Kobaltsulfat ver-25 mischt, dann 2 Teile Maisstärke zugeführt. Die Mischung wird auf 100 °C erwärmt, geformt und getrocknet.

Im wässerigen Medium löst sich die Phosphorsäure aus dem Produkt im Verlauf von 2 Stunden 30 Minuten heraus.

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Beispiel 7

1 Teil Wasser wird mit 0,8 Teilen Phosphorsäure vermischt und in der erhaltenen Lösung werden 0,6 Teile Harnstoff gelöst, dann 1,5 Teile Gerstenstärke zugemischt. Das 35 Produkt wird in nassem Zustand 72 Stunden lang abstehen gelassen, dann geformt und getrocknet.

Im wässerigen Medium löst sich die Phosphorsäure aus dem Produkt verzögert heraus.

Claims

645 783 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines festen phosphor- und stickstoffhaltigen Futterzusatzmittels, dadurch gekennzeichnet, dass man aus Phosphorsäure, Harnstoff, Stärke und Wasser ein disperses System mischbarer Konsistenz, bildet und das System auf einer Temperatur von 40-120 °C hält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das disperse System aus den Komponenten mit intensiver Umrührung bildet.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das zur Herstellung erforderliche Wasser in Form von verdünnter, wässeriger Phosphorsäure- oder Harnstofflösung der Mischung zuführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Phosphorsäure mit einem spezifischen Gewicht von 1,05-1,7 bis zur Bildung einer teigförmigen Masse mit Harnstoff und Stärke vermischt, und für eine Zeitdauer von 1 Minute bis 24 Stunden auf einer Temperatur von 40-120 °C hält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass man als Stärke Weizen-, Mais-, Kartoffel-, Gersten- oder Reisstärke, eine solche enthaltendes Material oder ein Stärkederivat verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Phosphorsäure mit Wasser verdünnte Phosphorsäure verwendet, in welcher der Harnstoff aufgelöst ist.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass man in die wässerige Lösung der Phosphorsäure den Harnstoff bis zur Bildung einer gesättigten Lösung zumischt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Phosphor-Harnstoff-Stärke-Verhältnis der Zusammensetzung auf die Grenzwerte 1: 2-20 :2-20 einstellt und.aus den Komponenten durch Umrühren eine Paste bildet.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zu einem Teil Harnstoff 0,15 bis 0,25 Teile Phosphorsäure in verdünnter oder konzentrierter Form bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Harnstoffes beimischt und in der Schmelze 0,1 bis 1,0 Teile Stärke gleichmäs-sig dispergiert, wobei man die Schmelze noch warm oder kalt formt und gegebenenfalls weitere Futterzusatzkomponenten der Schmelze zuführt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das disperse System vor oder nach der Wärmebehandlung kalt oder warm formt und gegebenenfalls weitere Futterzusätze oder die Granulation fördernde Hilfsstoffe zumischt.