CN107427035B - 食用油加工中的废白土在配制家禽和家畜饲料产品中的用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于处置废白土的新方法，其在经济上是有利的并避免通常与其处置相关的问题。通过将细颗粒的石灰(碳酸钙)添加到由处理过滤器排出的废白土中，可以消除自燃。然后这种材料可以以固体形式运输到生产设备，用作制备用于家禽和家畜的多种饲料产品的营养成分。

Description

食用油加工中的废白土在配制家禽和家畜饲料产品中的用途

相关申请的交叉引用

本申请依据35 U.S.C.§119要求2015年3月6日提交的临时申请第62/129,078号的优先权，其整体援引加入本文。

技术领域

本发明涉及通过添加饲料级的石灰(碳酸钙)安全地处理、处置和经济地利用来自食用油加工的废白土以制备用于家禽和家畜的产品。

背景技术

废白土是作为全球范围内植物油工业中的精制过程的一部分所产生的固体废料。仅在美国，每年有至少1.12亿磅的漂白土(粘土)用于食用植物油加工。典型的植物油精制过程包括用酸和/或苛性钠对粗植物油进行预处理，随后进行漂白和脱臭。

漂白是吸附杂质的过程。用于漂白的最常用的吸附剂是漂白土或粘土。在食用油精制中，通常认为漂白过程在决定最终产品的质量和稳定性方面至关重要。尽管漂白最初是打算用于从油中除去着色物质，但现在人们认识到该过程负责除去整个范围的杂质。除了脱色，漂白过程最重要的目的是除去痕量元素，如铁、铜、钙、镁、镍和磷，如果不将它们去除的话，已知其中的一些会促进油的氧化并限制油的储存稳定性。

漂白过程之后是脱臭，其最初是打算用于除去引起味道和气味的痕量成分。随后，通过过滤使处理过的油与漂白土分离。为了最小化油的损耗，通常用蒸汽来吹从油流中除去漂白土时得到的滤饼。按重量计，来自食用油加工的废白土的油保留量是约30-50％的夹带的食用油。因此，存在约50-70％的粘土。食用油对于家畜有重要的营养价值。在30％的保留水平下，每年有约33.6百万磅的食用油损耗在废粘土中。然而粘土组分是惰性的，其对于摄入是无害的。这由这样的事实所反映，即粘土作为动物饲料的助流剂添加到大豆蛋白粉中。

由于材料的自燃，废白粘土的处置已经并持续是一个问题。由于粘土颗粒的巨大表面积上的油薄膜，空气暴露导致快速氧化并产生足够的热量从而将油点燃。为了避免这种危害，最常见的处置方法是将废白土运到垃圾填埋场或土地农场，并立即用土覆盖以防止快速氧化。对于固体废弃物处置场所和土地耕作应用来说，在收到废白土时废白土必须立即用土覆盖或者与土充分混合，以阻止与空气接触并防止自燃。

在垃圾填埋场处置废白土并不理想，并存在一些问题。这种处置方法昂贵，并且没有从油组分中获得经济效益。另外，还存在垃圾填埋场的继续使用的环境问题。最后，在24小时内处置废白土的必要性关于安全性、运输和时机是有问题的。因此，人们已经考虑了许多尝试来发现用于废白土的安全并且经济的用途。50多年来，人们已经探索了许多关于经济利用废白土的想法，包括将其包含在一些液体动物饲料中。由于处理中的自燃危害，这些方法没有证明是令人满意的。此外，这些方法不能大规模和持续处置废白土。

其它尝试包括通过在流化床中控制氧化从而控制点燃废白土的温度来使废白土再生的努力。参见美国专利5,256,613。然而，废白土的再生产生了其他的问题，例如购买和培训人员来操作能够承受约或超过约1000℃温度的固定流化床的费用。另一个问题是再生并不一定避免环境污染，因为燃烧释放的气体可能包含重金属和其它污染物。因而，由于购买设备和控制污染，大规模再生废白土的尝试可能会产生高成本。

因此，本发明的一个目的是提供用于处置废白土的安全方法。

另外，本发明的一个目的是提供用于处置废白土的方法，其中不将废白土沉积在垃圾填埋场中。

本发明的另一个目的是提供用于大规模处置废白土的方法，该方法避免现有的问题和担忧。

本发明的另一个目的是提供用于处置废白土的方法，其中废白土可以有利地重新用于另一用途。

本发明的另一个目的是提供用于处置废白土的方法，该方法利用废白土来制备用于家禽和家畜的高需求饲料成分。

本发明的另一个目的是以最高达95％的重量百分比将废白土掺入饲料成分中。

发明内容

本发明提供用于处置废白土的新方法，其在经济上是有利的并避免了通常与其处置相关的问题。本发明防止废白土在超过24小时的安全期以外自燃，以给在稳定的产品中经济的使用提供了更多的时间。通过将细颗粒的石灰(碳酸钙)添加到由处理过滤器排出的废白土中，可以消除自燃。然后这种材料可以以固体形式运输到生产设备，用作制备用于家禽和家畜的多种饲料产品的营养成分。任选地，在该混合物中还可以包含其它添加剂。

在本发明的优选实施方案中，通过以下方式安全地处置废白土，即将其与细颗粒的石灰(碳酸钙)混合以防止自燃，并同时或随后与其它饲料成分混合来制备最终的家禽或家畜饲料产品。在本发明的另一方面，废白土在最初配方中最高达95wt％，石灰(碳酸钙)组分最低为5wt％。在本发明的又一方面，通过利用石灰的防腐特性，配方中可以含有其他成分来支持家禽和家畜的营养和健康需求。

附图说明

图1是说明目前用于处置食用油废白土的主要方法的流程图。

图2是说明本发明所述方法的流程图，其通过与细颗粒的石灰(碳酸钙)混合来利用食用油废白土制备高需求家禽和家畜饲料成分。

图3描述了用于与废白土混合的食品级石灰的性质。

具体实施方式

本发明的实施方案不限于特定的家禽和家畜饲料组合物及其使用方法，其可以改变并被本领域技术人员所理解。应进一步理解的是，本文中所用的所有术语仅仅是为了描述特定的实施方案的目的，并且不打算限制任何方式或范围。例如，如说明书和所附的权利要求书中所使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”可以包括复数所指物，除非内容明确另外指示。此外，所有的单位、前缀和符号可以其SI可接受的形式来表示。说明书中列举的数值范围包括限定范围的数值，并包括限定范围内的每个整数。

为了可以更容易理解本发明，首先定义一些术语。除非另外限定，否则本文所用的所有科技术语与本发明实施方案的所属领域的普通技术人员通常理解的术语具有相同的含义。与本文所述那些相似的、改进的或等同的许多方法和材料可以用于本发明的实施方案的实施中，而不需要进行过多实验，本文描述优选的材料和方法。在描述和要求本发明的实施方案时，将根据以下列出的定义来使用以下术语。本文使用的术语“约”是指数值量上可能发生的变化，例如，通过在现实世界中制备浓缩物或使用溶液时所用的典型测量和液体处理过程；通过这些过程中的疏忽性错误；通过制备所述组合物或进行所述方法所使用的成分的制造、来源或纯度上的差异；等等。术语“约”还包括由于从特定的初始混合物获得的组合物的不同的平衡条件而产生的不同的数量。不管是否通过术语“约”来修饰，权利要求包括这些数量的等价物。

本文所用的术语“重量百分比”、“wt-％”、“wt％”、“重量百分比”、“重量％”及其变体，是指物质的重量除以组合物的总重量并乘以100所得到的物质浓度。应当理解，本文所使用的“百分比”、“％”等是“重量百分比”、“wt-％”等的同义词。

家禽和家畜饲料成分

通常用脂质和石灰(碳酸钙)喂饲家禽和家畜来改善营养和健康。公知动物生长和繁殖受到可用于食用的饲料中的营养物水平的限制。

在饲料添加剂中脂质和石灰是特别期望的。然而，脂质难以掺入。脂质通常是液体形式，或者渗出或流出液态油和/或油脂的一些形式，特别是在温热的温度下。因此，脂质会酸败和分解。这很大程度上限制了脂质可喂饲动物和储存的方式。此外，当与谷物或其它干饲料产品混合时，脂质不仅有酸败的风险，而且还会结块或聚集，因此在典型的喂饲过程中分散不均匀。这导致了包装、处理和配给问题。因为许多家畜生活在温暖的气候，这些问题很大程度上限制了脂质在家畜饮食中的掺入，并最小化脂质在饲料添加剂中的配方、质量分布和使用。

粘土(例如蒙脱石)在以前已经以低至动物比例的百分之一的水平掺入到家禽饲料中，如在美国专利No.3,687,680中所述。伴随加入蒙脱石的效果包括鸡的生长速度和体重提高，且死亡率下降。凹凸棒粘土也已经以2-6％的水平掺入到饲料块中，如美国专利No.4,735,809中所述。在一项研究中，将废白土，特别是膨润土，掺入到家禽饲料颗粒中，研究人员发现“高达7.5％的废粘土可以成功包含于饮食中而没有有害影响。”Blair,R.等，Poultry Science,1986Vol.65,pp.2281-2291。上文的该研究的结论为“废白粘土可以以0.5-2％粘土添加到家禽饲料中。”另一项研究的结论为“高达4％的废白粘土可以包含在天然成分饮食中而对成长中的小鼠或大鼠没有有益或有害影响。”Keith,M.O.等，Can.J.Anim.Sci.,1986Vol.66,pp.191-199。尽管发现废白土可以掺入动物饲料产品中，但没有任何成功尝试在动物饲料产品中使用较高百分比(例如大于10％)的废白土。此外，还没有成功尝试在饲料产品中掺入废白土。

本发明的组合物

根据本发明，公开了用于处置废白土的新方法，其在经济上是有利的并避免通常与其处置相关的问题。通过将细颗粒的石灰(碳酸钙)添加到由处理过滤器排出的废白土中，可以消除自燃。然后这种材料可以以固体形式运输到生产设备，用作制备用于家禽和家畜的多种饲料产品的营养成分。

废白土

本文使用的术语“废白土”、“废白粘土”、“食用油漂白土”、“食用油漂白粘土”及其变体是指从食用植物油(即主要在食物中使用的油)的生产中得到的废白土。优选的废白土的实例是：凹凸棒石、膨润土、蒙脱石、钠-蒙脱石、钙-蒙脱石、钠-膨润土、钙-膨润土、贝得石、绿脱石、皂石、锂蒙脱石及其组合。食用油漂白土的典型属性见表1中所示。

石灰(碳酸钙)组分

用于动物饲料的石灰石的标准规范：ASTM C706-13.石灰是家畜喂饲中使用的最常见的钙源。它几乎是纯的碳酸钙。方解石灰石含有36-38％的钙，可以自由选择地安全喂饲。白云石灰石含有至少5％的碳酸镁，不应当用于家禽，但是其对于其它动物来说与方解石灰石一样好。波特兰水泥和天然水泥可以代替石灰石使用。

表1

传统饲料成分

一方面，动物饲料包含饲草，还可包含浓缩物以及维生素、矿物质、酶、氨基酸和/或其它饲料成分(例如由预混合物掺入)。这样的动物饲料通常适用于反刍动物，如绵羊、山羊和牛等。另一方面，动物饲料包含浓缩物，还可以包含维生素、矿物质、酶、氨基酸和/或其它饲料成分(例如由预混合物加入)和任选存在地饲草。这样的动物饲料通常适用于非反刍动物，如猪和家禽等。

因此，本发明的另一方面是制备动物饲料组合物的方法，所述方法包括将废白土与选自列表中的一种或多种动物饲料成分进行混合。

饲草

本文定义的饲草还包括粗饲料。饲草是新鲜的植物材料，如来自饲草植物、草和其它饲草植物的干草和青贮饲料、草和其它饲草植物、海藻、发芽的谷物和豆科作物或其任何组合。饲草植物的实例是紫花苜蓿(紫苜蓿)、百脉根、芸苔属植物(例如羽衣甘蓝、油菜籽(加拿大油菜)、芜菁甘蓝(瑞典甘蓝)、芜菁)、三叶草(例如杂三叶草、红三叶草、地三叶草、白三叶草)、草(例如狗牙根、雀麦草、假燕麦草、羊茅、石南草、牧场草、鸭茅、黑麦草、梯牧草)、玉米(玉蜀黍)、小米、大麦、燕麦、黑麦、高梁、大豆、小麦，以及蔬菜，例如甜菜。适合青贮饲料的作物是平常的草、三叶草、紫花苜蓿、野豌豆、燕麦、黑麦和玉米。饲草还包括来自谷物生产的作物残渣(例如玉米秸秆、来自小麦、大麦、燕麦、黑麦和其他谷物的稻草)；来自蔬菜的残渣，例如甜菜叶；来自含油种子生产的残渣，例如来自大豆、油菜籽和其它豆科作物的茎和叶；来自动物或人食用的谷物的精制或来自燃料生产或其它工业的部分。粗饲料通常是具有高纤维水平的干植物材料，例如纤维、麸皮、来自种子和谷物的外皮、和作物残渣(如秸杆、椰干、稻草、谷壳、甜菜废物)。

任选的组分

动物饲料添加剂混合物还可以包含其它任选的成分。

任选地，可将其它食用脂肪添加到该混合物中。任选的食用脂肪来源包括但不限于脂肪酸(例如硬脂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸和月桂酸)，复合脂质(例如磷脂)。食用脂肪的来源可以包括但不限于椰子油、玉米油、棉籽油、鱼油、橄榄油、棕榈油、芝麻油、大豆油、油菜籽油、葵花籽油、动物脂、油脂、牛脂、餐馆脂肪及其混合物。

任选地，可将其它饲料添加到该混合物中，包括但不限于棉籽粉、黄豆粉(soybean meal)、下脚料(mill run)、羽扇豆、糖蜜、甘蔗渣(dunder)、其它糖蜜副产物(干燥的)；谷物、谷类作物、豆科作物、稻草、干草、大豆片、干紫花苜蓿、大豆粉(soy meal)、麦麸(wheat middling)、玉米；大麦粉、血粉、干酪乳、亚麻籽粉、肉和骨粉、花生粉、大米粉和葵花粕。

任选地，该混合物中可包含膳食氮。任选的膳食氮来源包括但不限于氨、多磷酸铵、动物蛋白质产品、含油种子粉、合成氨基酸和尿素。

任选地，可将各种维生素添加到该混合物中。这样的维生素的实例包括但不限于维生素A、E、K和B族维生素。

任选地，可将各种微量矿物质和元素添加到该混合物中。这样的微量矿物质和元素的实例包括但不限于硫酸钴、硫酸铜、硫酸亚铁、氧化亚铁、碘、硫酸锰、碘酸钾、硒及其化合物、硫、氧化锌、和硫酸锌等。

任选地，可将各种药物、药剂、杀虫剂、酶、抗微生物剂、益生菌等添加到该混合物中。

根据加入的任选的成分，包含任选的乳化剂来稳定组合物并防止混合物(尤其是脂肪成分)的分离可能是有利的。乳化剂的优选但不是排他的实例是胶体粘土胶凝剂，如凹凸棒石、膨润土和海泡石。本领域技术人员会熟知乳化剂的使用，包括它们什么时候是有帮助的以及如何掺入它们。

本发明旨在作为用于任何家畜动物的饲料添加剂，还可以包括伴侣动物饲料，如狗或猫，以及传统家畜动物，包括肉牛和奶牛、猪、绵羊、山羊、马、骡、驴、水牛和骆驼；以及家禽：鸡、火鸡、鸭、鹅、珍珠鸡和乳鸽等等。

混合物的制备

制备废白土(含有约30-50wt％油)和石灰(碳酸钙)组分的混合物。废白土最多可达95wt％。石灰(碳酸钙)组分最低为5wt％。可以使用任何合适的混合器来合并和彻底混合成分。合适的混合器的实例包括但不限于带有混合器钻头的可变速车间钻孔电机(shopdrill motor)、桨式混合器等。本领域的技术人员会熟知各种混合器并能针对他们具体的生产需求来选择合适的混合器。一旦彻底混合，将混合物转移至保持容器以用于随后的处置；批量运输或包装。

另外，废白粘土中的脂质含量对家畜具有健康益处。在家畜生产者将牧场租用给食用油加工者处置废白土的情况下，已经发现牛。

实施例1

自燃抑制测试

进行了自燃抑制测试以确保消除与废白土的燃烧相关的危害。按照如下面讨论的进行测试，测试的数据包含在表2和3中。

如表3所示，并在如下描述的步骤下，将五磅含有约30重量％油的废白土样品与细颗粒的石灰组分混合。

表2

自燃抑制测试配方

将所有的五磅样品放置在外面的砾石道路上，在阳光直射下放置5天。为了保持油氧化产生的热量并保护样品免受潮湿影响，在每个测试日结束时将样品袋密封并打结，并在每天早晨再打开。用非接触式红外温度计测量每个样品的温度。温度记录按照样品提供在表3中。

表3

添加一系列石灰(碳酸钙)的废白土样品在五天观察期内的温度分布

在燃烧抑制测试中，在五天的测试期内，没有废白土样品出现任何可见的燃烧。参照样品在观察的第五天达到最高温度181°F。出现了由黄色-黄褐色到带灰色斑点的褐色的颜色变化。发现了样品阴燃的证据。对于含有石灰的样品，记录的最高样品温度是观察第三天的134°F。该样品是用5重量％的干石灰处理的。由于石灰是吸湿的，从空气中吸收水分以帮助废白土保持冷却。

因此，在废白土中加入细颗粒的石灰成分可防止废白土温度的显著增加，并消除了自燃的问题。

根据本文公开的方法处置废白土。按照下面讨论制备动物营养饲料成分。为了测试所制备的成分不应被认为是本文公开的用于处置废白土的方法、制备动物营养添加剂的方法或动物营养添加剂的组合物的排他性实施方案。

通过将92磅废白土与8磅细颗粒的石灰混合制备了100磅测试成分。

实施例2

用于测试的家禽饲料产品的配方

将由废白土(SBE)与石灰混合制得的测试成分用于制备使用以下配方的用于试验的家禽饲料：

组分	％
		SBE和石灰成分	20
紫花苜蓿草粉	35
		玉米粉	35
燕麦	<u>10</u>
		合计	100

该产品成功喂饲产蛋母鸡3个月。

Claims (10)

1.饲料组合物，其包含：

动物饲料；和

废白土组分，所述废白土组分包含5-8重量％的包含碳酸钙的石灰组分和92-95重量％的废白土；

其中所述石灰组分的重量百分比与所述废白土的重量百分比相比的比率为1:13至1:20；并且

其中所述废白土来自食用植物油的生产，并且包含30-50％的夹带的食用油和以下各项中的一种或多种：凹凸棒石、蒙脱石、钠-蒙脱石、钙-蒙脱石、膨润土、钠-膨润土、钙-膨润土、贝得石、绿脱石、皂石、锂蒙脱石或其组合。

2.如权利要求1所述的饲料组合物，其中所述废白土是凹凸棒石。

3.如权利要求1所述的饲料组合物，其中所述废白土组分包含92重量％的量的所述废白土，和8重量％的量的所述石灰组分。

4.如权利要求1所述的饲料组合物，其中所述动物饲料包含浓缩物、维生素、矿物质、酶和/或氨基酸中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的饲料组合物，其中所述动物饲料包含下列中的一种或多种：棉籽粉、黄豆粉、下脚料、羽扇豆、糖蜜、甘蔗渣、其它糖蜜副产物、谷物、谷类作物、豆科作物、稻草、干草、大豆片、干紫花苜蓿、大豆粉、麦麸、玉米、大麦粉、血粉、干酪乳、亚麻籽粉、肉粉、骨粉、花生粉、大米粉、葵花粕或其组合。

6.处置废白土并制备动物饲料组合物的方法，其包括：

提供包含92-95重量％的废白土和5-8重量％的包含碳酸钙的石灰组分的废白土组分；其中所述石灰组分的重量百分比与所述废白土的重量百分比相比的比率为1:13至1:20；并且其中所述废白土来自食用植物油的生产，并且包含30-50％的夹带的食用油；和

将所述废白土组分与动物饲料混合以形成动物饲料组合物。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述废白土包含以下各项中的一种或多种：凹凸棒石、蒙脱石、钠-蒙脱石、钙-蒙脱石、膨润土、钠-膨润土、钙-膨润土、贝得石、绿脱石、皂石、锂蒙脱石或其组合。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述废白土和石灰组分包含92重量％的量的废白土；和8重量％的量的石灰组分。

9.如权利要求6所述的方法，其中所述饲料组合物包含浓缩物、维生素、矿物质、酶、氨基酸中的一种或多种或其组合。

10.如权利要求6所述的方法，其中所述饲料组合物包含下列中的一种或多种：棉籽粉、黄豆粉、下脚料、羽扇豆、糖蜜、甘蔗渣、其它糖蜜副产物、谷物、谷类作物、豆科作物、稻草、干草、大豆片、干紫花苜蓿、大豆粉、麦麸、玉米、大麦粉、血粉、干酪乳、亚麻籽粉、肉粉、骨粉、花生粉、大米粉、葵花粕或其组合。

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