CN101351541B - 用于生产动物饲料用钙皂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于生产动物饲料用钙皂的方法。本发明由用于生产钙皂的新方法组成，所述方法包括用CaO皂化脂肪和天然油，其中将反应物质加热并经受减压。以这种方法，在不需要任何随后的洗涤或浓缩过程的情况下，可以获得脂肪酸含量大于80％的钙皂。所述高脂肪酸含量使所述肥皂特别适合于用作动物饲料的组分。所述肥皂对于单胃动物饲料的适用性是通过在肥皂生产过程期间添加甘油和/或另一种乳化剂而改善的。

Description

用于生产动物饲料用钙皂的方法

发明领域

本发明涉及用于生产富含脂肪酸的钙皂的新方法，由此生产的钙皂和它们作为动物饲料中成分的用途，特别是用于单胃动物。

现有技术

生产钙皂的方法在现有技术中已经已知多年了。肥皂一般由含有甘油三酸酯的天然的动物或植物脂肪制成，所述甘油三酸酯包含结合到甘油骨架的脂肪酸，通常是长链脂肪酸，其借助于在碱存在下的皂化方法形成盐。

最普通形成这些的甘油三酸酯的部分的脂肪酸是长链脂肪酸诸如油酸、硬脂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸、亚油酸和亚麻酸。具有非常短的链的脂肪酸也出现了，诸如丁酸、癸酸、辛酸和己酸。

强的无机碱金属碱诸如氢氧化钠或氢氧化钾选作为用于皂化反应的适合的碱。通常，生产碱性肥皂并且它们的用途限于美容。

在钙皂生产中，将氧化钙(CaO)添加到脂肪代替添加碱金属氢氧化物，这取决于皂化反应的其它参数。

美国专利US 4642317公开了以下方法，可以增加喂给反刍动物的脂肪的比例，而不对瘤胃微生物具有有害影响，所述方法由将脂肪酸以预先制备的钙盐形式供给所述动物所组成。如何从天然脂肪生产所述盐的一个实例提到用氢氧化钠或氢氧化钾预先皂化所述脂肪，分离含有碱金属盐的相并且随后将所述相溶解在水介质中和将它与钙盐混合。

美国专利US 4826694，US 4853233和US 4909138还公开了用于饲养反刍动物的组成，其中主要成分(组成的60-80％)是长链脂肪酸(主要具有14至18个碳原子)的钙或镁盐，虽然也提到最终产品中甘油三酸酯的存在(5％-15-15％)对于用作反刍动物用饲料的组成是重要的。所述专利还公开了生产预定组成的装置和方法，所述方法包括，在该情况下，将一种或多种过量碱性氧化物(优选CaO)与脂肪酸和甘油三酸酯以及与水并且任选与作为蛋白质来源的另外营养物料混合，充分匀浆所述混合物以引起形成相应的脂肪酸盐的放热反应，然后将所述混合物涂抹在平面上以便大部分水蒸发。提到的是，所述方法的一个优选实施方案包括预热所述脂肪酸例如到80℃-100℃，之后将它们与碱性氧化物的来源混合，所述碱性氧化物优选是石灰(CaO)。

随后公开了该基本方法的变体。例如，美国专利US 5234701公开了包括碳酸钠-碳酸氢钠的水溶液，其是碳酸氢盐生产方法的残留的流出副产物，作为钙盐形成反应的水介质。碳酸钠-碳酸氢钠的该添加似乎是增加所述方法的效率，原因在于由脂肪酸钠盐组成的反应中间体的形成，其促进相应的钙盐的形成。

其它专利强调当使用脂肪酸来源时，反应条件对于生产具有适合的特征的产品的重要性，其中其高比例以甘油三酸酯的形式存在。因而，例如，US 5382678公开了在添加水之前将脂肪酸源与碱土金属源混合的重要性，以便最终产品不是粉末固体，而是采取无粘性自由流动的颗粒体形式。还公开了将反应介质的温度保持在适合的值(40℃-130℃；实施例中使用110℃)并且保持足够的时间的重要性，以水解存在的大部分甘油酯类，释放产生所需碱土金属盐的脂肪酸。

US 6229031还强调保持适合的温度长达足以实现具有大于45％甘油三酸酯的脂族原材料皂化，再次提到用附加热以及由放热反应本身产生的附加热供给反应混合物的需要。在该情况下，提到的适合的温度间隔更高(90℃-250℃)，必须在最终组成的10％和30％之间的添加的CaO的比例越低，优选的温度越高。

US 6576667和US 6774252提到，最终的甘油三酸酯含量不得超过总组成的5％，以防止在储存期间不希望的改变，暗示当利用具有高ω-3脂肪酸含量的富有甘油三酸酯的脂肪物质时实现足够的皂化的最佳方式是使用相对于原材料的2至3当量的CaO和相对于CaO的2至5当量的水。

已经分析的现有技术的文件中没有直接通过天然脂肪的皂化而在钙皂制造中获得脂肪酸含量大于60重量％的肥皂，不得不凭借昂贵高温和由此制备的肥皂的艰巨的浓缩过程。依据以下至少4个基本特征，获得具有高脂肪酸含量的钙皂对动物饲料有好处：

i.在家畜饲料中帮助脂肪及其它脂肪可溶性活性物质(维生素)的消化和吸收的胶束的形成，因此帮助生长、产奶量和养肥。

ii.饲料本身的增加，这促进其运输、压缩、粒化、造粒、储存和保存。

iii.饲料中浓缩脂肪产品的包括使饲料成本比它们含有的产品具有低脂肪浓度时更低。脂肪浓度越高，它的单位成本越低。

iv.相比于在具有更低的脂肪酸含量的肥皂的情况下，或在脂肪物质不是以肥皂形式的情况下，这些情况需要作为脂肪酸来源起作用的较大量的组成组分的存在以在动物饲料中有效，具有高脂肪酸含量的钙皂的包括可以在饲料的最终组成中使用较小比例的肥皂，因此使配制更灵活，并且在制剂中为其它原料留下空间。

评价脂肪物质的关键标准是它的总能量含量。该值基本上取决于它的总能量含量和它的肠内可消化性，其基本取决于它在肠中溶解和胶束形成的能力。由于反刍动物消化系统的特性(其中补充的脂肪影响瘤胃微生物，其通过甘油三酸酯水解氢化并渗透瘤胃中释放的脂肪酸)，脂肪的吸收不同于单胃动物的情况。因此，根据它将被用于反刍动物饲料或单胃动物饲料，对于动物饲料的脂肪有效性的任何评价将有差异。

像能量含量一样，评价脂肪物质的另一个重要的标准是它的可利用性和它的相对于其它能源的相对价格。出于这两个原因，在动物饲料中，在利用从天然源通过加工脂肪生产的脂肪物质方面存在增长的兴趣。在该领域中，在动物饲料中所谓肥皂的使用已经变得更加普遍，特别是用于反刍动物的饲料；但是当在单胃动物饲料中使用时，结果比通过利用主要在完全脂肪中的甘油三酸酯得到的那些更差，因为它们缺乏对于形成胶束被认为是极重要的甘油，所述胶束对于由所述单胃动物的良好脂肪可消化性是必需的。甘油(丙三醇)在肥皂中的存在指的是它们可被用于单胃动物的饲料，相对于甘油三酸酯的使用而降低成本并且允许脂肪以更加适于动物的形式供给，以粉末或颗粒体的形式供给，其优于以作为现有技术标准的液体形式供给。因此，在本发明中，在脂肪和/或油的皂化以后，不分离或除去所得到的甘油。任选地，本发明的方法还可以在所述过程期间另外包括甘油和/或对于动物饲料批准的乳化剂，生产具有更高的这些化合物含量的本发明的肥皂，其可以更加适于单胃动物的饲料。

发明描述

用直接基于脂肪皂化的已知肥皂生产方法，难以生产具有脂肪酸含量大于60％的肥皂，如上所述。本发明公开了从碱土金属通过皂化天然脂肪生产肥皂、具体而言是钙皂的方法，脂肪酸含量大于70％并且优选在82-86％之间。

为了用已知的生产肥皂、一般是钠皂的方法获得大于60％的脂肪酸浓度，必需对所述方法增加一个最终浓缩步骤。为了进行这个，将生产的具有脂肪酸浓度为大约60％或以下的肥皂洗涤并在压力下加热至80-90℃。在大约2巴的压力下，将由此加热并经受压力的肥皂在真空室中破碎。一旦从所述真空室除去并在大气压力和室温下，所述肥皂已经损失了它的含水量的一部分，提供糊状外观和所需要的脂肪酸浓度(＞70％)。该真空条件下的最终浓缩步骤是成本高的并且得到产生沙质质地的肥皂。

用本发明的方法，所述最终浓缩步骤不是必需的，因为具有高脂肪酸含量(82-86％)的钙皂是在皂化过程以后直接获得的。

本发明的方法由下列组成：将所述天然脂肪或油与氧化钙混合，然后将水添加至所述混合物并且在高压反应器中施加热。在将脂肪和/或油与氧化钙反应以后，容许将反应物质冷却。由此产生的钙皂含有来自甘油三酸酯皂化作用的甘油。不需要进一步的洗涤、浓缩(例如在真空条件之下)、或类似的步骤。所述肥皂仅需要利用挤成块状体、粒化、压缩、造粒等常规技术而成形。

因此，本发明的一个目的是保护用于生产具有脂肪酸含量高于80％的钙皂的新方法。本发明的范围还包括本发明方法的实施方案，其中在所述皂化反应之前添加附加量的甘油和/或另一种批准用于动物饲料的乳化剂，生产具有相对于总组成更低百分比的脂肪酸但是具有更高的甘油含量和/或另一种乳化剂的额外存在的肥皂。

本发明的另一个目的是保护根据申请专利的方法生产的钙皂，并且其特征在于它们具有高的脂肪酸含量。

本发明的最后目的是具有高脂肪酸含量并且任选具有增加的甘油含量和/或批准用于动物饲料的乳化剂的额外存在的钙皂在动物饲料中的用途，特别是当所述用途是在用于单胃动物的饲料中时。

发明详述

一旦脂肪或油已经加热到稍微在它们的熔点之上的温度，一般在20和50℃之间，必须添加脂肪或油。

必需的是添加与要皂化的脂肪或油的天然来源中的脂肪酸相同摩尔数的氧化钙(比例1∶1)。

将氧化钙添加到加热的脂肪和/或油，然后将水添加到所述混合物。要添加的水的量将至少是对于所添加以变成CaOH的全部CaO需要的化学计量的量，并且在该量之上的任何可能的过量必须与在钙皂中获得的最终脂肪酸浓度成反比。由此，6％过量的水将导致在根据申请专利的方法生产的钙皂中的脂肪酸浓度为约84％，已经减去了在皂化期间产生的10％未反应的甘油，如上所述，其包括在生产的钙皂的最终组成中而不是像传统上用现有技术中公开的其它方法被分离或洗涤的情况。甘油(丙三醇)在饲料的最终组成中的存在特别可用于单胃动物(猪、鸡等)，因为它帮助脂肪的可消化性，原因在于这些动物中胶束的形成。

如果要包括额外的甘油和/或另一种批准用于动物饲料的乳化剂，可以在添加氧化钙的同时、添加氧化钙以前或所述添加以后，添加所述化合物。优选在添加作为钙离子来源(氧化钙)的化合物的同时添加甘油和/或所述乳化剂。在任何情况下，甘油和/或所述乳化剂必须在添加水以前添加，以便在皂化时甘油已经存在并且是均匀分布和混合的。因此可以在短时间内获得具有油级分的完美级分。

本发明中使用的甘油优选是非精制的甘油。添加的甘油的比例将根据存在于最终产品中的甘油的百分比而改变，并且它还将取决于是否还添加另一种乳化剂，但是它一般在4％和12％之间的范围内。

任选的乳化剂可以是欧盟的供动物饲料用的许用表上提供的那些的任何一种。在各自情况下添加的比例将根据标准诸如它的乳化能力和它的成本而改变。

将脂肪和/或油+氧化钙+水+任选的甘油组分和/或乳化剂的混合物在不锈钢反应器中加热到大于100℃，使所述混合物经受2巴的压力。优选的温度范围是100-150℃并且优选的压力范围是2至4巴。

可以使用任何天然来源的脂肪和/或油，无论动物的或植物的来源。可以按照原样添加所述来源的脂肪和/或油，或预先处理，例如为了除去其使人不愉快的气味。

上述方法可以分批、连续或半连续地进行。分批法用所述试剂开始并且当生产钙皂时终止，通过添加新的试剂(脂肪和/或油连同CaO和水)而再次开始。然而，所述连续过程不是中断的，除了设备的定期维修和清洁。连续添加脂肪和/或油，顺序地连同CaO和水，并且在不停止的情况下获得富含脂肪酸的钙皂。半连续过程是上述的混合。它是一个连续过程，但是仅持续若干预编排的循环。

试剂的添加，它们的剂量，和反应参数的控制可以自动地运行，包括计算机化的设备，所述设备包括可以适应上述类型方法(分批、连续的或半连续的)和适应生产要求的程序。

将在上述反应条件下在皂化以后生产的液体钙皂进行冷却并且模塑，成形或挤出成普遍用于动物饲料的任何形式：条、块状体、纤维、球、平片体(tablets)、丸、小球等。

由此生产的钙皂用作动物饲料的成分，特别是用于单胃动物，因为它们的消化系统具有更大的消化脂肪的困难。

由脂肪而不是脂肪酸制成的钙皂的用途指的是，单胃动物中脂肪消化中的基本要素-甘油-已经存在于产品中并且不需要被添加到从脂肪酸生产肥皂的方法。

当这些脂肪以游离脂肪酸的形式被加入到饲料时，比当它们以甘油三酸酯的形式添加时，单胃动物中脂肪的可消化性是更加困难的。乳化剂对于饲料或对于脂肪和/或油的添加显著地改善脂肪的可消化性。甘油在不同的研究中被称作乳化剂并且被欧盟在用于动物饲料的添加剂的列表中认为是这样的。

因此，从脂肪和/或油而非由游离脂肪酸制成的钙皂将在单胃动物饲料中是非常有用的，原因在于来自要使用的脂肪和/或油的甘油的存在。

Claims (7)

1.在皂化反应以后直接生产脂肪酸含量大于80重量％的钙皂的方法，该方法不以任何手段使得到的肥皂进行任何洗涤或浓缩，其特征在于：

-将天然脂肪、天然油或所述二者的混合物预先加热至稍微高于它们的各自熔点的温度；

-将所述脂肪和/或油的天然来源中的脂肪酸与氧化钙(CaO)以1∶1的摩尔比例混合；

-将一定量的水添加到上述天然脂肪和/或油与CaO的混合物，所述水至少是对于添加而变成CaOH的CaO所需要的化学计量的量，

其中在该量之上的任何可能的过量必须与在钙皂中获得的最终脂肪酸浓度成反比；

-将所述反应混合物加热至100-150℃的温度，同时使它经受2至4巴的压力。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于在所述第一步以后，一旦已经发生所述皂化反应，则容许产生的液体钙皂冷却并形成用于动物饲料的纤维、条、平片体和块。

3.根据权利要求1或2任何一项的方法，其特征在于将所述天然脂肪和/或油预先加热到20至50℃的温度。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于得到的肥皂不在真空条件下进行任何洗涤或浓缩。

5.根据权利要求1-4任一项的方法生产的钙皂，其特征在于它具有相对于最终组成的重量的大于80重量％的脂肪酸组成，这是在不考虑对应于在所述肥皂生产过程期间已经添加的甘油和/或另一种乳化剂的重量的情况下计算的。

6.根据权利要求1至4任一项的方法生产的权利要求5的钙皂作为动物饲料中的成分的用途。

7.根据权利要求6的用途，其特征在于所述饲料优选用于饲养单胃动物。