CN116322351A - 用于生产高度可消化的水解角蛋白材料的改进方法 - Google Patents

用于生产高度可消化的水解角蛋白材料的改进方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于优选地由羽毛、毛发、羊毛、蹄或指/趾甲生产高度可消化的、部分水解的角蛋白材料的方法，该方法包括以下步骤：(1)在加热的水解器中且在介于约2巴与约100巴之间的压力下，在水的存在下水解角蛋白材料，以获得部分水解的角蛋白材料；(2)将步骤(1)的部分水解的角蛋白材料预干燥，以获得具有约50重量％或更高、优选介于60‑85重量％之间的固体含量的半干的部分水解的角蛋白材料；以及(3)将步骤(2)的半干的部分水解的角蛋白材料在空气湍流磨机中在约大气压下同时干燥和研磨，以获得干燥的部分水解的角蛋白材料；其中优选地进行步骤(2)和(3)，使得由步骤(2)和(3)引起的胃蛋白酶和/或回肠消化率的下降小于10％，和/或干燥的部分水解的角蛋白材料的胃蛋白酶和回肠消化率分别高于75％和80％；其中所得的干燥的部分水解的角蛋白材料包含至少部分不溶性材料，并且其中如使用干粉Beckman Coulter粒度分析仪通过激光衍射所测量的那样，离开空气湍流磨机的干燥的部分水解的角蛋白材料的平均粒度(d50)介于20μm与0.7mm之间，并且d90低于1mm。

Description

用于生产高度可消化的水解角蛋白材料的改进方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产高度可消化的水解角蛋白材料诸如羽毛粉或毛发粉的改进方法。
背景技术
动物羽毛、毛发、羊毛、蹄、指/趾甲等是角蛋白材料的来源。这种角蛋白材料通常是来自家禽、猪、牛、羊等的副产物，其蛋白质含量高，但是大部分蛋白质本身是不可消化的，例如低至仅20％的蛋白质是可消化的。家禽羽毛通常含有大约80％至90％的β-角蛋白形式的蛋白质。角蛋白含有量相对高的在蛋白质中导致交联的半胱氨酸。与(二)-硫醚桥的高度交联是为什么例如羽毛中的大部分蛋白质不可消化的原因。因此，必须切割角蛋白，然后其蛋白质含量才可以被动物消化(McCasland和Richardson 1966,Poult.Sci.,45:1231-1236；Moran等人1966Poult.Sci.,45:1257-1266)。因此，水解的羽毛可以提供可消化的蛋白质和氨基酸的宝贵来源。因此，羽毛水解物(即水解的羽毛)可以以多种方式使用，诸如在动物饲料、宠物食品和水产饲料中。
本领域已知用于加工羽毛或毛发以增加可消化性并允许其用作饲喂家禽和家畜的蛋白质来源的方法。通常，此类方法包括使用水解来破坏角蛋白蛋白质中的硫醚桥，并将所得水解蛋白掺入饲料中。加工含角蛋白的原料的常用方法又分为1)水热和加压处理方法，2)酸、碱和/或酶促水解方法或3)它们的组合。
用于生产部分水解的角蛋白材料诸如羽毛粉的几种方法是本领域已知的；包括US5772968、US4286884、US4172073和EP 2832236。
角蛋白材料通常不完全水解成单氨基酸以改善可消化性。来自角蛋白材料的部分水解的所得材料部分不溶于水，并且可包含液体(溶解的)和固体(不溶性材料)的混合物。通常，随后将所得产品干燥以获得固体产品。根据例如胃蛋白酶和/或回肠消化率测试，干燥可赋予材料可消化性。
目前程序的缺点，诸如热敏氨基酸和多肽的降解以及所得产品的相对低的可消化性，已导致对不需要苛刻处理条件的角蛋白材料的经济新水解方法的持续兴趣。
WO2015/014860描述了一种方法，其中干燥步骤优选在减压下进行，以便保持干燥温度低，使得羽毛粉在干燥期间几乎不发生降解。
WO2017/121897描述了一种方法，其中通过同时干燥和研磨部分水解的角蛋白材料来进行干燥步骤。
细川密克朗集团(Hosokawa Micro Group)的宣传册《功能蛋白(FunctionalProteins)》公开了一种空气湍流磨机及使用它的一些优点。其公开了干燥器是喷雾干燥器和其他干燥器的更经济的替代方案。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于以有效工艺生产部分水解的角蛋白材料的改进方法，该角蛋白材料具有非常高的可消化性并且具有高营养价值，同时具有良好的粉末特性。
本发明的这个目的是通过优选地由羽毛、毛发、蹄、羊毛或指/趾甲生产可消化的、部分水解的角蛋白材料的方法实现的，该方法包括以下步骤：
(1)在加热的水解器中且在介于约2巴与约100巴之间的压力下，在水的存在下水解角蛋白材料，以获得部分水解的角蛋白材料；
(2)将步骤(1)的部分水解的角蛋白材料预干燥，以获得具有约50重量％
或更高、优选介于50-85重量％之间的固体含量的半干的部分水解的角蛋白材料；以及
(3)将步骤(2)的半干的部分水解的角蛋白材料在空气湍流磨机中在约大气压下同时干燥和研磨，以获得干燥的部分水解的角蛋白材料；
其中优选地进行步骤(2)和(3)，使得由步骤(2)和(3)引起的胃蛋白酶和/或回肠消化率的下降小于10％，和/或干燥的部分水解的角蛋白材料的胃蛋白酶和回肠消化率分别高于75％和80％；
其中所得的干燥的部分水解的角蛋白材料包含至少部分不溶性材料，并且其中如使用干粉Beckman Coulter粒度分析仪通过激光衍射所测量的那样，离开空气湍流磨机的干燥的部分水解的角蛋白材料的平均粒度(d50)介于20μm与0.7mm之间，并且d90低于1mm。
本发明的另一个目的是提供一种高度可消化的部分水解的角蛋白材料，其对于饲料应用而言具有改善的营养价值。
下面讨论本发明的这些和其他方面。
本发明人已经发现，在使用常规干燥器(诸如盘式干燥器、真空盘式干燥器、具有长停留时间的热空气干燥器等)干燥时，部分水解的角蛋白材料诸如羽毛粉的可消化性显著降低。特别地，令人惊讶地发现，可消化性的降低表现为与通过常规干燥器干燥的部分水解的角蛋白材料的水分含量的降低呈非线性关系。可消化性在大部分干燥阶段内保持基本上不受影响，并且在干燥的结束阶段期间迅速降低。因此，据发现，可以使用常规干燥器(诸如盘式干燥器、具有长停留时间的热空气干燥器等)从材料中除去显著量的水分而对可消化性没有影响或影响极小，条件是及时停止干燥并且残余量的水分去除是使用空气湍流磨机进行的。
本发明的方法具有许多优点。当与在空气湍流磨机中同时干燥和研磨相比时，在该方法的步骤(3)之前预干燥允许通过常规且更经济的干燥技术除去水分含量的大部分。然而，本发明的步骤(2)和(3)的组合与其中干燥仅通过在空气湍流磨机中同时干燥和研磨来进行的干燥工艺相比仍然有利地导致了期望的可消化性和粒度特性特征。
本发明的方法具有可以容易地改装在常规干燥器(即，表面接触干燥器，也称为搅拌式接触干燥器，诸如旋转盘式干燥器、旋转桨式干燥器、旋转管束干燥器、鼓式干燥器、搅拌式平盘干燥器等，并且在大气条件下或在真空下操作，或热空气干燥器诸如流化床干燥器、环型干燥器、转鼓式干燥器和/或带式干燥器，优选在大气条件下或在真空下操作的盘式干燥器)中进行干燥的现有常规线的优点。实际上，代替完全替换此类常规线的现有干燥设备，添加一个空气湍流磨机来完成干燥步骤就足够了。如果需要，例如为了保持干燥能力，可以向现有干燥设备添加多于一个空气湍流磨机。因此，不需要用多个空气湍流磨机来替换此类常规线的整个现有干燥设备来保持相同的干燥能力。
此外，由于仅通过空气湍流磨机完成水分去除的最后部分，所以与通过空气湍流磨机进行完全干燥步骤时相比，需要的容量更小并且因此需要的空气湍流磨机的量(或尺寸)也更小。因此，使用本发明的方法改装现有的常规线更快、更简单且更经济。
此外，步骤(3)在短时间内的有效干燥产生具有优异质量属性的产品，如例如优选80％或更高或甚至82％或更高(如例如85％或更高)的胃蛋白酶消化率，以及超过85％或甚至超过90％(诸如92％或更高)的回肠消化率。此外，相对于如WO2015/014860中所述在真空盘式干燥器中使用的60-90分钟，减少的总干燥时间是可能的。
如技术人员根据本公开将理解的，步骤(2)和(3)是不同的，并且使用不同的手段来进行，以增加固体含量，诸如通过不同的干燥技术。干燥技术使用水的蒸发来降低角蛋白材料的水含量，这不同于使用压机来减少水含量。使用螺旋压机实际上将水的可能减少局限至约45％，并且在进一步增加压力的情况下导致角蛋白材料变成过硬的材料团块。步骤2中使用的干燥技术通常能够实现具有少于10重量％水分的角蛋白材料。
本发明的方法还具有显著降低沙门氏菌(Salmonella)等造成的干燥产品的微生物污染风险的附加益处。由于转子的高速旋转和气流产生的湍流以及在生产运行期间增加(如果必要的话)气流温度的容易可能性，空气湍流磨机中不存在死区，这是避免产品堆积或冷点的重要因素，并因此防止和减轻微生物污染。
本发明还涉及一种改装羽毛粉生产线(或其他类型的角蛋白材料的生产线)的方法，该方法包括在所述生产线的干燥设备之后添加空气湍流磨机，其中所述线包括用于水解羽毛的设备和用于干燥经水解的羽毛的干燥设备，所述干燥设备是盘式干燥器、真空盘式干燥器、流化床干燥器、带式干燥器、具有长停留时间的热空气干燥器等中的一种或多种。
在另一方面，本发明涉及一种角蛋白材料加工线，诸如羽毛粉线，包括：
(i)水解器；
(ii)常规干燥器(表面接触干燥器，也称为搅拌式接触干燥器，诸如旋转盘式干燥器、旋转桨式干燥器、旋转管束干燥器、鼓式干燥器、搅拌式平盘干燥器等，并且在大气条件下或在真空下操作，或热空气干燥器诸如流化床干燥器、环型干燥器、转鼓式干燥器和/或带式干燥器，优选在大气条件下或在真空下操作的盘式干燥器)；以及
(iii)空气湍流磨机；
其中水解器和常规干燥器被布置成使得水解器的输出物的至少一部分、优选全部能够进料至常规干燥器，并且
其中常规干燥器和空气湍流磨机被布置成使得常规干燥器的输出物的至少一部分、优选全部能够进料至空气湍流磨机。
这种加工线不仅在改装工厂中是有利的，而且在大型羽毛加工厂中也是有利的。例如，每小时吞吐量为10吨或更高的大型加工厂将需要多个空气湍流磨机，以便能够干燥所有产品，鉴于投资成本，这可能是不利的。盘式干燥器和仅一个或两个空气湍流磨机的组合可以是成本有效的，因为投资成本较低，同时仍然允许生产高质量的羽毛粉。
具体实施方式
术语“约”是指加或减20％，优选加或减10％，更优选加或减5％，最优选加或减2％。
术语“角蛋白的(keratinaceous)”还包括术语“角质的(keratinous)”，是指具有高角蛋白含量的所有材料，诸如羽毛、蹄、羊毛、指/趾甲、毛发等。
如本文所用，术语“角蛋白水解产物”是指在包含角蛋白的材料水解后的所得产物。
原料
用于本发明的角蛋白材料优选包括羽毛、毛发、羊毛、蹄或指/趾甲。羽毛是来自家禽(鸡、火鸡、鸭等)的副产物，并且毛发和羊毛是来自猪、牛、羊等的副产物。蹄或指/趾甲可以源自各种动物来源，并且可以磨碎的形式用作角蛋白材料的来源。
在一个优选实施方案中，羽毛用作角蛋白材料，因为该材料可大量连续获得，使得生产角蛋白材料的工业工厂可以连续地投入使用。
有利地，根据本发明的方法生产的角蛋白材料可在动物饲料中提供宝贵的蛋白质来源和/或氨基酸来源。例如，角蛋白材料可以提供一种或多种以下氨基酸的来源：甲硫氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、苏氨酸、精氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、酪氨酸、色氨酸和谷氨酸。
用于本发明的角蛋白材料优选具有高蛋白质含量(通常大于干物质的70重量％)，包含至少17种氨基酸。蛋白质含量通常通过测量氮的总量，并将所述总氮含量乘以所谓的琼斯因子6.25来确定。结果是蛋白质的理论量。通常，羽毛包含介于70-90％之间的固体蛋白质；从屠宰场收集的原始羽毛中的固体量通常为约30重量％。羽毛粉通常含有约72重量％至约87重量％的蛋白质，假设水分少于8重量％。
在本发明的一个实施方案中，屠宰动物的血液，诸如全血、凝固的血液(例如蒸汽凝结的血液)、干血粉、半干血粉或其他血液级分也可与角蛋白材料一起加工。
在水解步骤之前，可将血液制品(诸如全血、凝固的血液(例如蒸汽凝结的血液)、干血粉、半干血粉或其他血液级分)与原始羽毛或其他角蛋白材料混合，并且根据本发明的方法水解和干燥以获得适合用作食品或饲料产品的膳食。例如，可将血液制品(诸如全血、凝固的血液(例如蒸汽凝结的血液)、干血粉、半干血粉或其他血液级分)和羽毛通过分开的入口引入水解器中，并在水解器中混合并水解。
另外或可替代地，可将血液制品(诸如全血、凝固的血液(例如蒸汽凝结的血液)、干血粉、半干血粉或其他血液级分)与在步骤(1)中获得的湿的部分水解的角蛋白材料合并，然后进行步骤(2)。
另外或可替代地，根据本发明的优选实施方案，可将血液制品(诸如全血、凝固的血液(例如蒸汽凝结的血液)、干血粉、半干血粉或其他血液级分)与在步骤(2)中获得的半干的部分水解的角蛋白材料合并，然后使其进入步骤(3)的空气湍流磨机。
血液制品优选是从原始全血获得的凝结血液，该原始全血首先通过直接接触并与新鲜蒸汽混合而凝结，并进一步离心以从凝结血液中机械地去除血水。可替代地，可以使用在动物屠宰后未凝结的血液。可用常规抗凝血剂诸如EDTA和柠檬酸盐处理血液。可替代地，通过渗透压休克、pH休克等裂解红细胞。然后可根据针对角蛋白材料描述的方法进一步处理血液，其中如果血液未凝结，则优选将其与原始角蛋白材料混合并进行本文所述的方法的步骤(1)。
在血液与角蛋白材料组合使用的情况下，角蛋白材料相对于可与羽毛或其他角蛋白材料一起使用的血液的合适量包括介于1至10之间，优选1.3至3的比率。通常，基于干物质的相对量将为约10-50重量％的血液制品和50-90重量％的角蛋白材料，优选25-45重量％的血液制品和55-75重量％的角蛋白材料。
步骤(1)-水解过程
在优选方法中，本发明方法的步骤(1)中角蛋白材料的部分水解将如下：(a)向连续或不连续的垂直或水平水解器上装载原始羽毛或其他角蛋白材料，任选地与原始血液一起(在原始羽毛的情况下，这些原始羽毛具有例如介于55％与70％之间的水分；所述水分通常来自屠宰场，因为在拔毛前将禽类在热水中烫伤，然后将拔掉的羽毛在水中输送以在排出到接收箱之前进行离心或压制)，(b)通过蒸汽夹套(和/或注入直接蒸汽)加热水解器，由于水蒸发和/或直接蒸汽注入而产生压力，从而将压力维持在约2巴至约100巴，优选介于约2巴与约15巴之间，并且更优选介于2巴至8巴之间，时间为5秒至最多240分钟，优选介于90秒至最多30分钟之间，更优选介于5分钟至40分钟之间，并且最优选介于10分钟至30分钟之间，(c)减压并排出至干燥段。较低的压力通常需要较长的处理时间，而高压需要较短的处理时间以获得合适的水解。
可将原始角蛋白材料研磨或压碎以在装载于水解器中之前减小尺寸。通常，不需要减小猪或牛的羽毛和毛发尺寸。
当供应至水解器时，湿的原始角蛋白材料通常将具有介于约30％与约80％之间的水分含量(相对于角蛋白材料加水分的总重量的％水分)，优选地水分含量为约50重量％或更多，并且通常为约70％左右。优选使用少于75重量％的水分(即在1份角蛋白材料的干物质上少于3份水)，因为需要除去添加的水，并且在水解器中使能量加热。因此，优选的水量为约65重量％或更少(相对于1份角蛋白材料优选羽毛的干物质，至多约2份水)。
水解器通常在约15巴或更低，优选10巴或更低的压力下工作，因为更高的压力越来越昂贵。然而，取决于所用设备的类型，可以使用最高至100巴的压力。压力通常为约2巴或更高。优选较高的压力以增加水解的程度和速度。因此，压力优选为约4巴或更高，并且甚至更优选为约6巴或更高。通常，压力将为约9巴或更低。压力以巴绝对值给出。
水热水解反应通过水、温度和压力的作用破坏肽键。通常，不存在酸或碱，尽管一些可能存在于来自屠宰场的角蛋白材料中。通常可以使用少量添加的试剂，诸如氢氧化钙或耐高温酶如Cibenza、Valkerase酶制剂。优选仅用水/蒸汽作为活性试剂进行水解反应。
步骤(1)中的水解将在水解器(通常称为蒸汽-水解器)中进行。这种水解器基本上是搅拌容器，并且可以分批或连续过程操作。水解器优选地允许连续过程，并且是搅拌管样容器，如挤出机或垂直搅拌容器。水解器可以是水平水解器或垂直水解器。优选用缓慢推进的螺杆型混合器、桨叶等进行搅拌。
水解步骤(1)通常将持续约5秒与约240分钟之间，优选90秒或更长，并且在低于约15巴的压力下通常持续约5分钟与约240分钟之间，优选约10分钟与约180分钟之间。较低的压力通常需要较长的反应时间。优选以这样的方式进行反应，即在水解器中的停留时间将为约60分钟或更少，最优选约40分钟或更少。
蒸汽可直接注入和/或用于间接加热。间接加热也可受例如热油盘管影响。最终，压力应该是所需的，并且水量优选是使得饱和蒸汽存在于所选择的压力和温度下。优选地，存在的蒸汽量为约200克蒸汽或更多/kg角蛋白材料。
步骤(2)-使用常规干燥设备预干燥成半干产品
此后将根据本发明的步骤(2)，使用常规干燥设备将部分水解的角蛋白材料预干燥。
常规干燥设备在本发明中称为表面接触干燥器和热空气干燥器。因此，通过向湿的角蛋白材料传递热来进行干燥。这不同于仅使用压力将水从角蛋白材料中挤压出来的压机。使用螺旋压机，在这种湿的角蛋白材料上可以实现的最大固体含量实际上为约55％。在更高的压力下，需要过高的电功率输入并且将观察到材料的损失。相比之下，如本文所用的常规干燥设备将能够实现具有少于10重量％水分的干燥材料。
在也称为搅拌式接触干燥器的表面接触干燥器中，用于水分蒸发的热量是通过使用蒸汽或热油或其他流体从加热的壁或管传导来供应的。此类干燥器包括旋转盘式干燥器、旋转桨式干燥器、旋转管束干燥器、鼓式干燥器、搅拌式平盘干燥器等，并且可以在大气条件下或在真空下操作。
热空气干燥器包括流化床干燥器、环型干燥器、转鼓式干燥器和/或带式干燥器，并且使用直接与湿产品接触的气体流，通常为空气(可以是低氧的)。
可替代地或与上文提到的常规干燥设备组合，并且在水解器是间歇式水解器的情况下，预干燥可以在水解器本身中进行并且有助于降低水分含量。
在这些常规干燥器中的停留时间通常为1分钟或更长，优选5分钟或更长。停留时间可为最多至2小时。盘式干燥器可以具有介于1小时或2小时之间的停留时间，而流化床干燥器可具有介于10-20分钟之间的停留时间，并且环型干燥器可具有甚至略微更短的停留时间。
在本发明的优选实施方案中，步骤(2)不包括研磨。在本发明的实施方案中，角蛋白材料的平均粒度(D50)在步骤(2)期间降低了少于40％、优选少于20％、更优选少于10％，最优选地该平均粒度(D50)在步骤(2)期间没有显著改变。
离开水解器的产品通常包含大颗粒范围。特别地，它是具有大粒度分布的细材料和粗材料的混合物。通常，至少10重量％的产品由大于2mm的颗粒组成，其中一些颗粒最高至1cm。离开水解器或压机的产品(如果水从离开水解器的产品中压出的话)通常包含20％或更多的超过2mm的颗粒。
干燥通常分几个步骤进行。第一步包括使离开水解器的混合物(其包含步骤(1)的部分水解的角蛋白材料)达到大气压，同时蒸发部分水。该水蒸气可在热氧化器中进一步直接氧化或冷凝，并在废水处理厂等中处理。
在本发明的一个优选实施方案中，对离开水解器的混合物(其包含步骤(1)的部分水解的角蛋白材料)(其中一部分水由于压力降低而蒸发)进行压制步骤，然后对其进行预干燥步骤(2)。在该压制步骤中，除去来自角蛋白材料的部分水，使水含量为例如约65重量％至约45重量％。
在水解步骤后从角蛋白材料中压制的水通常称为粘性水。粘性水富含具有营养价值的溶解蛋白质。可使用常规的废热回收通过蒸发浓缩粘性水，并且使用适当的干燥系统进一步自身干燥并如此增值，但是通常将其浓缩并转移回水解的羽毛以产生干燥的羽毛粉。
在本发明的一个实施方案中，优选地将在水解步骤后可从角蛋白材料中压出的粘性水浓缩，并且可将浓缩溶液与固体角蛋白材料分开注入空气湍流磨机中，或在将角蛋白材料引入空气湍流磨机中之前混合回来，或注入步骤2中所用的干燥器的进料中。
在一个替代性且更优选的实施方案中，在根据本发明的方法中，对减压至大气压，同时仍然处于高温下的离开水解器的混合物直接进行如本文所述的预干燥步骤(2)。
干燥过程对于诸如羽毛粉的角蛋白材料的最终质量是非常重要的。常见的干燥技术似乎导致可消化性降低。特别地，令人惊讶地发现，部分水解的角蛋白材料的可消化性的降低表现为与通过常规干燥器干燥的部分水解的角蛋白材料的水分含量的降低呈非线性关系。可消化性在大部分干燥阶段内保持基本上不受影响，并且在干燥的结束阶段期间迅速降低。因此，据发现，可以使用如本文所述的常规干燥器从材料中除去显著量的水分而对可消化性没有影响或影响极小，条件是及时停止干燥并且残余水分去除是使用空气湍流磨机进行的。
根据本发明的优选实施方案，步骤(2)包括使用如本文所述的常规干燥设备干燥步骤(1)的部分水解的角蛋白材料。
在本发明的优选实施方案中，步骤(2)包括将步骤(1)的部分水解的角蛋白材料预干燥至固体含量为至少约55重量％、优选至少约60重量％、更优选至少约65重量％、甚至更优选至少约70重量％、还甚至更优选至少约75重量％并且还甚至更优选至少约80重量％。
如上文所解释，预干燥步骤(2)使用施加热量来蒸发水分的常规干燥设备。
在本发明的优选实施方案中，步骤(2)包括将步骤(1)的部分水解的角蛋白材料预干燥至固体含量为约76重量％、或77重量％、或78重量％、或79重量％、或80重量％、或81重量％、或82重量％、或83重量％、或84重量％、或85重量％、或86重量％、或87重量％、或88重量％、或89重量％、或90重量％。
在本发明的优选实施方案中，步骤(2)包括将步骤(1)的部分水解的角蛋白材料预干燥至固体含量不超过90重量％，优选不超过85重量％，更优选至多达到如果用常规干燥设备进一步干燥则半干的部分水解的角蛋白材料的可消化性将开始显著降低的点。
在本发明的优选实施方案中，步骤(2)包括将步骤(1)的部分水解的角蛋白材料预干燥至固体含量为至少50-80重量％、更优选约55-80重量％、更优选60-80重量％、更优选65-80重量％。
优选地，在步骤(2)期间，角蛋白材料的温度保持在约90℃或更低，优选约80℃或更低，并且更优选约75℃或更低，诸如介于约60℃至约75℃之间，或例如约70℃或更低的温度。因此，优选地，步骤(2)包括使用在大气压下操作的盘式干燥器或真空盘式干燥器对步骤(1)的部分水解的角蛋白材料进行预干燥，其中在步骤(2)期间，角蛋白材料的温度保持在约90℃或更低，优选约80℃或更低，并且更优选约75℃或更低。
在使用也被称为搅拌式接触干燥器的表面接触干燥器的情况下，其中用于水分蒸发的热量是通过使用蒸汽或热油或其他流体从加热的壁或管传导来供应的，诸如在大气条件下或在真空下操作的旋转盘式干燥器、旋转桨式干燥器、旋转管束干燥器、鼓式干燥器、搅拌式平盘干燥器等，为了减小干燥影响，与当其用作单独干燥装置时的常规操作相比，增加进入干燥器的湿进料的流速和/或降低双层封套中加热流体的蒸汽压力或温度和/或增加旋转速度(产品的吞吐量)或它们的组合将是必要的。调整此类操作设置(进料速率、蒸汽压力、旋转速度)以实现本发明的步骤(2)所要求的半干产品的期望残余水分含量是技术人员的常规能力的一部分。
可替代地，步骤(2)可包括在热空气流中，诸如在流化床干燥器、环型干燥器、转鼓式干燥器等(在本文表示为“热空气干燥器”)中有效干燥部分水解的角蛋白材料。在此类情况下，与当其用作唯一干燥装置时的常规操作相比，将热暴露限制到最小是重要的。调整此类操作设置(进料速率、空气或气体的温度、空气或气体的流量)以实现本发明的步骤(2)所要求的半干产品的期望残余水分含量是技术人员的常规能力的一部分。
步骤(3)-使用空气湍流磨机的最终干燥
离开预干燥步骤(2)的半干产品优选直接进料至空气湍流磨机，优选同时仍在升高的温度下。在这种优选的情况下，潮湿的热的半干产品仍包含如此多的能量，使得在空气湍流磨机中可以使用处于环境温度下的气体流干燥该材料。潮湿的半干产品通常将具有约70℃或更高的温度，如例如约80℃或更高，诸如介于约70℃与100℃之间。由于角蛋白材料处于大气压下，该温度将为约100℃(取决于环境压力)或更低。
在本发明的一个高度优选的实施方案中，步骤(3)包括将来自步骤(2)的半干的部分水解的角蛋白材料干燥至残余水分含量为约10重量％或更少、优选约8重量％或更少。干燥至残余水分含量低于约4重量％通常是不必要的，但不会有害。最优选进行干燥至残余水分含量为约5-7重量％。干燥产生储存稳定的产品。在本发明的优选实施方案中，步骤(3)的干燥在大气压下进行，同时形成小颗粒，使得干燥非常有效。大气压包括轻微的真空，这通常用于帮助气体流动和粉末运输。将小颗粒形式的干燥产品从气体流中分离出来，这种分离通常在一个或多个旋风分离器中进行，优选在一个旋风分离器中或通过袋式过滤器或两者的组合以及通过气锁旋转阀进行。在磨机之前的压力可以是-5毫巴至-8毫巴，并且在磨机之后的压力介于-30毫巴与-50毫巴之间。
在一个优选实施方案中，由步骤(1)得到的部分水解的材料在步骤(2)中用允许有限热损伤至低热损伤的方法预干燥，使得由步骤(2)造成的部分水解的角蛋白材料的可消化性的降低受限。因此，在步骤(3)中获得的干燥的部分水解的角蛋白材料通过分别高于约80％和85％，优选地分别高于约82％和90％，并且更优选地分别高于约85％和92％的胃蛋白酶和/或回肠消化率来表征。更优选地，进行步骤(2)和(3)，使得由步骤(2)和(3)造成的胃蛋白酶和/或回肠消化率的下降小于5％。为了获得这样的具有低热损伤的材料，本发明的发明人发现，在使用气流通过干燥进行部分水解的角蛋白材料中的最后一部分水分的去除的同时研磨该材料。本发明人发现，通过使用空气湍流磨机可实现角蛋白材料的体外消化率和材料特征的进一步改善，因为由研磨作用产生的小颗粒有助于快速干燥水解材料。
因此，根据本发明，首先如上所述在步骤(2)中将由步骤(1)得到的部分水解的材料预干燥，并且随后在该方法的步骤(3)中，使用空气湍流磨机同时干燥并用气体流(通常是空气，可以是低氧的)研磨。空气湍流磨机具有快速研磨和干燥效果的益处，并且通过将处于气流(通常是空气)中的待干燥材料引入密闭腔室内的高速转子，使用根据本发明的空气湍流磨机导致干燥并同时研磨或磨碎半干的部分水解的角蛋白材料。
空气湍流磨机通常包括具有用于产品和气体流的适当入口和出口的腔室(定子)，其中旋转构件(转子)安装有冲击装置的堆叠，所述旋转构件可以高速旋转。定子的内壁优选地衬有冲击构件，如波纹板，以便通过额外的摩擦力和剪切力提高研磨效率。转子通常相对于出口垂直放置。
存在几种类型的空气湍流磨机。它们通常被称为湍流空气研磨机或涡旋式空气磨机。其中的一些也被称为“旋转干燥器和研磨机”，并且其他也称为“闪蒸干燥器和研磨机”。旋转干燥器和研磨机以及闪蒸干燥器和研磨机在很短的时间段内基本上干燥和研磨湿产品。转子通常相对于出口垂直定位。本发明预期了在“空气湍流磨机”的概念下使用所有这些。优选使用垂直定位的转子，因为这些似乎使用较少能量。
空气湍流磨机，诸如来自Atritor(Cell Mill)、Hosokawa(Drymeister)、Larsson(Whirl flash)、
Figure BDA0004166062430000131
(Ultra Rotor)、Rotormill、/>
Figure BDA0004166062430000132
Mahltechnik(TurboRotor)或SPX等本领域中已知的那些可用于本发明中的干燥和研磨。一些这样的空气湍流磨机在例如US4747550、WO1995/028512和WO2015/136070中有所描述。
空气湍流磨机可包括分级器，其引起较大和较小颗粒的分离。分级器的使用允许较大的颗粒返回研磨机，而较小的颗粒被留下进一步加工。在另一个实施方案中，通过在分级器外部具有两个出口，生产了两种或更多种等级的粒状羽毛粉，其具有不同的粒度和体特性。
在高速转子中用气体流(通常是空气，可以是低氧的)进行空气湍流磨机中的干燥。入口温度通常在介于约20℃与500℃之间的范围内，优选介于约20℃与450℃之间，并且甚至更优选介于约20℃与180℃之间。温度的较高端可能需要仔细处理和/或可能需要使用较少量的加热气体。例如，如果需要高气体速度，则可以使用处于约450℃温度下的加热气体和处于室温下的第二气体流。
空气的出口温度通常低于100℃，优选低于90℃。在角蛋白进料具有较高温度的情况下，入口气体的温度可较低。
空气流量通常为约5m3/h/kg进料材料或更高，优选约10m3/h/kg进料材料。通常，该量为约50m3/h或更少，优选约40m3/h/kg进料材料或更少。合适的、最优选的量例如介于15m3/h/kg进料产品与30m3/h/kg进料产品之间，诸如介于20-25m3/h/kg进料产品之间。
气流可以直接与进料材料一起进料到磨机中，或者间接地进料到磨机中，其中半干的部分水解的角蛋白材料在一个位置进料，并且气体流在一个或几个其他位置单独进料到空气湍流磨机中。
用于本发明的空气湍流磨机优选地包括具有用于产品和气体流的适当入口和出口的密闭腔室(定子)，其中安装有切割和冲击装置的堆叠(诸如刀片、盘、板等)的垂直放置的轴(转子)高速旋转。定子的内壁可以衬有波纹板，以便通过额外的摩擦力和剪切力提高研磨效率。
转子通常以约10m/s或更高，更优选约15m/s或更高，甚至更优选约20m/s或更高的叶尖速度旋转。在一个实施方案中，通常，速度为约50m/s或更低，优选约30m/s或更低。合适的速度为例如约25m/s。在另一个甚至更优选的实施方案中，叶尖速度为约150m/s或更低，优选约100m/s或更低，并且最优选约75m/s或更低。通常，叶尖速度为约20m/s或更高，优选约30m/s或更高。
研磨机可产生大量热量。此外，进入的半干的部分水解的角蛋白材料可处于高于室温的温度下。如果有用的话，可以加热气体流，例如通过在气体燃烧器中直接加热(这也导致氧气水平降低，降低了引燃危险)，或者通过与蒸汽或热油的热交换进行间接加热。
空气湍流磨机包括一个或多个用于气流的入口。可加热这些气体流中的一个或多个。在加热一股气体流的情况下，优选将其加热至约50℃或更高的温度。
可以以不同的方式引入气流。通常，主气体流在空气湍流磨机的底部引入。该入口可以是与湿产品入口相同的入口。在这种情况下，气流通常用于运输产品。第二气体流可以用于影响磨机的研磨和流动行为。特别是在产品不易用气流运输的情况下，可以通过螺杆或泵将其引入磨机中。
为了保持干燥的部分水解的材料的高可消化性，在空气湍流磨机中的平均停留时间优选短，如小于10秒，优选低于5秒，更优选低于2秒，甚至更优选低于1秒。材料在磨机中干燥的低平均停留时间允许有效干燥，同时仅观察到角蛋白材料的相对小的温度增加。在使用分级器的情况下，平均停留时间将更长，但实际上任何粉末在研磨机中的时间保持优选低于10秒，并且甚至更优选低于5秒。
优选地，在空气湍流磨机中同时干燥和研磨步骤(2)的半干的部分水解的角蛋白材料是在使得角蛋白材料保持在低于约90℃、优选低于约80℃的温度下的温度下进行的。
优选地，从空气湍流磨机中出来的角蛋白材料的温度在介于约30℃与90℃之间，更优选地介于约40℃与80℃之间，甚至更优选地介于约45℃与75℃之间的温度范围内。
气流与干燥产品一起离开空气湍流磨机，任选地通过分级器。将小颗粒形式的干燥产品从气体流中分离出来，这种分离通常在一个或多个旋风分离器中进行，优选在一个旋风分离器中或通过袋式过滤器或两者的组合进行。
可以进一步将离开旋风分离器的所得粉末分级，例如在水平筛上，以筛选尺寸过大的大颗粒和/或除去灰尘。此外，可以生产具有更小和更大粒度的不同等级的水解的角蛋白材料和或与如本文所述的血液制品的组合。
优选将筛网的废弃物(尺寸过大的颗粒和/或灰尘)重新引入进料中以在空气湍流磨机中进一步处理或可在进料至空气湍流磨机中之前将其与半干的部分水解的角蛋白材料混合(也称为“反混”)，以增加其干燥物质。废弃物或干燥产品与步骤(2)的半干材料的混合可以改善进料操作以及空气湍流磨机的干燥和研磨的总效率。
优选地，在筛网(或其他分级装置)上进行分级，截止值为1mm或更低，优选为800μm或更低。分级可以例如在具有300μm、500μm或900μm的截止值的筛网上进行。
此外，可以调整进入空气湍流磨机的空气流量以影响颗粒的停留时间和/或尺寸。例如，空气流量直接影响在腔室中的停留时间和与研磨装置的接触时间；空气流量越高，停留时间越短，并且因此颗粒越大，反之亦然，空气流量越低，颗粒越小。颗粒的尺寸进一步受分级器的影响。技术人员将能够平衡空气湍流磨机以根据需要提供粒度。
所得的干燥的部分水解的角蛋白材料(羽毛粉)
干燥的部分水解的角蛋白材料进一步用作干燥产品(当起始角蛋白材料是羽毛时通常称为羽毛粉)，其中水分含量为约10重量％或更少。
干燥材料包含优选少于8％的水分。最优选地，干燥材料具有介于5重量％与7重量％之间的水分含量。
步骤(3)中干燥后的部分水解的材料优选具有分别高于约80％和90％，更优选分别高于约82％和92％的胃蛋白酶和回肠消化率。甚至更优选的胃蛋白酶消化率高于85％。
尽管水解步骤显著提高消化率，但大部分羽毛粉不溶于淡水(半水)。通常，超过50重量％的羽毛粉是不可溶的，更通常超过90％是不可溶的。
步骤(3)在空气湍流磨机中进行干燥和研磨还具有以下优点：材料的颜色是乳白浅棕色，比经典干燥的材料更轻且更均匀。粉末的颜色可以例如使用色度仪根据CIE-L*a*b颜色空间测量。较浅的颜色通过相对高的(L)值，任选地与相对高的(b)值组合进行表征。高(L)值表示粉末的亮度，而较高的(b)值表示明显较黄的颜色。
通常，角蛋白材料的(L)值为约50或更高，优选54或更高，并且更优选约60或更高。
通常，(b)值将为约10或更高，优选12或更高，更优选约14或更高。
组合的(L)和(b)值优选为高于50的(L)值以及高于10、高于12或高于14的(b)值。组合的(L)和(b)值更优选是约54或更高的(L)值，以及高于10、高于12或高于14的(b)值。组合的(L)和(b)值甚至更优选是约60或更高的(L)值，以及高于10、高于12或高于14的(b)值。
由根据本发明的方法得到的干燥的部分水解的角蛋白材料呈具有粉末特征的粉末形式，优选地使得粉末具有良好的流动特性、包装特征以及良好的投配特征以配制宠物食品和动物饲料。
可通过本发明的方法获得的可消化的角蛋白粉末材料诸如羽毛粉包含至少17种氨基酸，优选至少18种氨基酸，诸如半胱氨酸和酪氨酸。
优选地，相对于总蛋白质含量，半胱氨酸的量为约2重量％或更多，更优选约3重量％或更多，甚至更优选约4重量％至约5重量％或更多。
优选地，相对于总蛋白质含量，酪氨酸的量为约1重量％或更多，更优选约1.5重量％或更多，甚至更优选约2重量％至约3重量％或更多。
在本发明的步骤(3)中获得的干燥的部分水解的角蛋白材料通常呈颗粒形式，其中大于约99重量％小于几mm，例如小于约2mm。通常，大于约95重量％大于约8μm，以便具有可以易于处理的自由流动粉末，并进一步加工成例如配制的宠物食品和动物饲料。
在一个优选实施方案中，使用标准软件在Beckman Coulter粒度分析仪上通过激光衍射测量的平均粒度(定义为d50；颗粒体积分数的50％更大，50％更小)介于约20μm与约0.7mm之间，优选介于约20μm与约500μm之间，更优选介于约50μm与约300μm之间。例如，平均粒度为约75μm或约150μm。
d90优选低于约1mm，更优选低于约0.7mm。d10优选高于约10μm，更优选高于约15μm。
上述尺寸是非常有利的。仅使用如本文所述的常规干燥设备完全干燥的水解角蛋白材料在干燥器的出口处具有粗糙的不均匀粒度分布，其中粒度平均高于2mm并且通常高于5mm，从而需要另外的研磨和筛分设备，并且因此需要额外的占地面积、额外的粉尘排放并且通常得到不太吸引人的过程设置。
本发明的干燥的部分水解的角蛋白材料的粒度分布是相对均匀的。例如，d90除以d10为约20或更小，优选约15或更小，而d90为约1mm或更低。
可以将抗氧化剂和/或抗结块剂共混到角蛋白粉末材料中，以分别改善其氧化稳定性及其流动性。
在一个优选实施方案中，在空气湍流磨机之前添加抗氧化剂并将其混合到半干的进料材料中，以便均匀掺入并避免如果在成品粉末上进行这样的掺入所不期望的斑点和聚集。
在本发明的一个优选实施方案中，干燥的部分水解的角蛋白材料具有约0.2g/cm3或更高，更优选约0.25g/cm3或更高，甚至更优选约0.3g/cm3或更高的松装密度。通常，松装密度将为约0.6g/cm3或更低，例如约0.55g/cm3或更低。
在本发明的另一个优选实施方案中，干燥的部分水解的角蛋白材料具有约0.25g/cm3或更高，更优选约0.3g/cm3或更高并且甚至更优选0.35g/cm3或更高，更优选约0.4g/cm3或更高，甚至更优选约0.45g/cm3或更高的振实堆积密度。通常，振实密度将为约0.7g/cm3或更低，例如0.65g/cm3或更低。
在另一个实施方案中并且与仅在如本文所述的常规干燥设备中干燥的常规羽毛粉相反，可将干燥的部分水解的角蛋白材料造粒以增加其密度以优化体积和运输成本。
在步骤(2)之前或之后和/或在步骤(3)之前或之后，可将一些氨基酸添加至部分水解的角蛋白材料。特别地，添加甲硫氨酸、赖氨酸和色氨酸中的一种或多种、或含有相对大量的这些氨基酸的可消化蛋白可能是有用的，因为这些氨基酸的量在角蛋白材料中相对较低。
干燥的部分水解的角蛋白材料可以装在小袋子、大袋子或其他散装容器中。角蛋白材料可以用任何种类的散装容器、大袋子或其他容器包装和装运。
干燥的部分水解的角蛋白材料诸如羽毛粉可用作饲料、用作饲料补充剂，诸如在宠物食品和/或水产养殖饲料中。该材料可以粉末形式使用，或者可以使用常规加工技术以颗粒、薄片等形式转化为较大的投配单位。羽毛粉可以用作其他成分的载体，和/或可以用作增量剂。
当用于制备饲料时，根据本发明生产的角蛋白材料可与以下中的一种或多种结合使用：营养学上可接受的载体或增量剂、营养学上可接受的稀释剂、营养学上可接受的赋形剂、营养学上可接受的佐剂或营养活性成分。角蛋白材料本身可以是其他功能成分的载体或增量剂，诸如矫味剂、调味剂(palatant)和引诱剂。
本发明的方法可以容易地应用于常规羽毛粉厂中，因为具有任选的分级器、旋风分离器和空气供应的空气湍流磨机不占据过多空间。
因此，本发明还涉及一种通过向如本文所述的现有的常规干燥设备添加具有辅助设备的空气湍流磨机来改装诸如羽毛粉加工线的角蛋白材料加工线的方法。优选地，诸如羽毛粉加工线的角蛋白材料加工线包括水解器。根据本发明，空气湍流磨机被放置成使得常规干燥设备的输出物的至少一部分是空气湍流磨机的输入物。
在另一方面，本发明涉及一种角蛋白材料加工线，诸如羽毛粉线，包括：
(i)水解器；
(ii)如本文所述的常规干燥器；以及
(iii)空气湍流磨机；
其中水解器和常规干燥器被布置成使得水解器的输出物的至少一部分、优选全部能够进料至常规干燥器，并且
其中常规干燥器和空气湍流磨机被布置成使得常规干燥器的输出物的至少一部分、优选全部可以进料至一个或多个空气湍流磨机。
测量方法
在实施例中使用以下方法，并且它们适合作为测量说明书和权利要求中所陈述的参数的方法：
重量百分比(重量％)水分：潮湿的角蛋白材料在真空炉中在减压下并用干燥剂干燥过夜。在干燥步骤之前和之后对材料称重，并且使用初始测量的重量作为100％计算水分量，同时假设所有挥发性材料都是水。
在定量测试中，可以如下进行角蛋白材料的溶解度：将100g羽毛粉混合到1000mL水中，并将混合物在20℃搅拌15分钟。将混合物在350μm过滤器上加压过滤。干燥滤液和过滤器上的固体并测量它们的重量。在该分析中，应校正材料的水分含量，即还应测量羽毛粉的水分含量。此外，应校正在滤出的湿固体中残留的可溶性材料的量。通常，超过50重量％的羽毛粉是不可溶的，更通常超过90％是不可溶的。
胃蛋白酶消化率按照上述标准根据ISO 6655(1997年8月)测量，在盐酸中的胃蛋白酶浓度为0.02％。
回肠消化率(也称为Boisen消化率)根据S.Boisen在“Prediction of theapparent ileal digestibility of protein and amino acid in feedstuffs for pigsby in vitro analysis”,Animal Feed Science Technology,51，第29-43页(1995)中描述，并进一步描述于“In vitro analysis for determining standardized ilealdigestibility of protein and amino acids in actual batches of feedstuffs anddiets for pigs”；Livestock Science,309：第182-185页(2007)中的方法测量。
用标准HPLC方法进行氨基酸分析、羊毛硫氨酸和脱羧基氨基酸(如尸胺、腐胺或组胺)分析。
已用激光衍射在Beckman Coulter粒度分析仪-干粉系统上测量了粒度分布。使用制造商的标准软件。结果描述为d10、d50、d90等，其与体积分数有关。
松装和振实密度可以通过将一定量的羽毛粉倒入100mL圆筒(直径2.5cm)中并测量以克为单位的该粉量来测量。通过将烧杯放置在振动表面(0.5mm垂直振动；每分钟240次)上5分钟来完成振实；并测量羽毛粉的体积。松装密度计算为羽毛粉的量除以100(g/cm3)。振实密度是相同的克数除以测量的体积。
根据标准技术，使用CIE-Lab进行颜色测量。色度仪与标准软件一起使用。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本文所述的材料和方法进行除上述那些之外的进一步修改。
因此，尽管已经描述了特定实施方案，但以下仅是示例，并不限制本发明的范围。
实施例
实施例1
在间歇式水平水解器中，在2.7相对巴下工作并在7绝对巴下用饱和蒸汽加热，在水解器的轴和双层封套中，将来自鸡的平均水分含量为65重量％的羽毛在压力下处理25分钟。通过减压阀使部分水解的角蛋白材料达到大气压，并将该材料在相同设备中进一步预干燥。随着预干燥时间的增加，进行多次生产运行，导致残余水分含量在51％下至38％的范围内；因此，产品包含49重量％水解羽毛和51重量％水，或62重量％水解羽毛和38重量％水。
收集每次运行的几百千克样品并进一步在空气湍流磨机(
Figure BDA0004166062430000202
型号Ultra Rotor III a)中同时干燥并研磨，进料速率为大约100kg/h。空气湍流磨机以温度为160℃的入口气体(空气)操作。气体的量介于约15m3/hr*kg与30m3/hr*kg之间。转子的叶尖速度介于50m/s与60m/s之间。
产品在空气湍流磨机中的平均停留时间估计小于约1秒。在干燥和研磨期间，估计产品未达到高于约80℃的温度，因为空气湍流磨机出口处的空气温度为大约90℃。
干燥和研磨后的颗粒水分为约5％。颜色均匀地为乳白至浅棕色。
测量了总氮物质的体外胃蛋白酶消化率(在盐酸中的胃蛋白酶浓度为0.02％)和干燥产品的回肠(Boisen)消化率，并且报告于下表中。
Figure BDA0004166062430000201
Figure BDA0004166062430000211
从该表中可以清楚地看出，在可以被视为旋转浆式混合器的水解器中预干燥对在空气湍流磨机中进一步干燥的产品的胃蛋白酶和回肠消化率没有影响。
实施例2
重复与实施例1相同的程序，不同的是，水解压力的设定点增加至2.9相对巴。测量了总氮物质的体外胃蛋白酶消化率(在盐酸中的胃蛋白酶浓度为0.02％)和干燥产品的回肠(Boisen)消化率，并且报告于下表中，结果证实了实施例1的结果，即在可以被视为旋转浆式混合器的水解器中预干燥对在空气湍流磨机中进一步干燥的产品的胃蛋白酶和回肠消化率没有影响。
半干产品的残余水分含量 ％ 50,2 43,7 42,4 42,0
胃蛋白酶消化率，在0,02％胃蛋白酶下 ％ 88,1 88,6 89,0 89,5
回肠/Boisen消化率 ％ 90,7 91,0 91,2 91,9
实施例3
在连续水平水解器中，在5相对巴和饱和蒸汽下工作，将来自鸡的水分含量为65重量％的羽毛处理大约25分钟。通过闪蒸减压容器使部分水解的角蛋白材料达到大气压，并且纤维物质含有约55％的水，同时温度为95℃。
将部分水解的羽毛在盘式干燥器中干燥至约80％固体。离开盘式干燥器的颗粒是最高至1cm的细颗粒至最高粗颗粒的混合物，其中约20重量％的颗粒大于2mm。
使用空气湍流磨机将该预干燥产品进一步干燥。空气湍流磨机中空气的入口温度为约180℃，因为半干进料已经静置并且已经冷却。气体的量介于约15m3/hr*kg与30m3/hr*kg之间。
产品的平均停留时间估计为约1秒。在同时干燥和研磨期间，产品未达到高于约80℃的温度。
干燥和研磨后的颗粒水分为约6％。总氮物质的体外胃蛋白酶消化率(在盐酸中的胃蛋白酶浓度为0.02％)为85％，回肠(Boisen)消化率为92％。颜色均匀地为乳白至浅棕色。
实施例4
以与实施例3类似的方式进行进一步测试，其中使用常规盘式干燥器(来自SIL的168m2)利用相对低的蒸汽负荷将羽毛粉从约50％水分干燥至介于30％水分与20％水分之间。没有观察到可消化性的劣化。在空气湍流磨机(来自
Figure BDA0004166062430000221
的ULTRA-ROTOR III a)中进一步干燥至5-7％水分，得到具有81-87％胃蛋白酶消化率和89-93回肠消化率的产品。
将连续干燥器与常规盘式干燥器相比，总加工时间减少20-40％。这将允许以与用空气湍流磨机替换整个干燥段的成本相比降低的投资成本获得最高至40％的吞吐量增加与羽毛粉质量的显著增加。

Claims (15)

1.用于优选地由羽毛、毛发、羊毛、蹄或指/趾甲生产高度可消化的、部分水解的角蛋白材料的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在加热的水解器中且在介于约2巴与约100巴之间的压力下，在水的存在下水解角蛋白材料，以获得部分水解的角蛋白材料；
(2)将步骤(1)的所述部分水解的角蛋白材料预干燥，以获得具有约60重量％或更高、优选介于60-85重量％之间的固体含量的半干的部分水解的角蛋白材料；以及
(3)将步骤(2)的所述半干的部分水解的角蛋白材料在空气湍流磨机中在约大气压下同时干燥和研磨，以获得干燥的部分水解的角蛋白材料；
其中优选地进行步骤(2)和(3)，使得由步骤(2)和(3)引起的胃蛋白酶和/或回肠消化率的下降小于10％，和/或所述干燥的部分水解的角蛋白材料的所述胃蛋白酶和回肠消化率分别高于75％和80％；
其中所得的干燥的部分水解的角蛋白材料包含至少部分不溶性材料，并且其中如使用干粉Beckman Coulter粒度分析仪通过激光衍射所测量的那样，离开所述空气湍流磨机的所述干燥的部分水解的角蛋白材料的平均粒度(d50)介于20μm与0.7mm之间，并且d90低于1mm。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(3)的在空气湍流磨机中同时干燥和研磨所述半干的部分水解的角蛋白材料是在使得所述角蛋白材料保持在低于约90℃、优选低于约80℃温度的温度下进行的。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使用常规干燥设备进行步骤(2)的所述预干燥，所述常规干燥设备包括表面接触干燥器，也称为搅拌式接触干燥器，诸如旋转盘式干燥器、旋转桨式干燥器、旋转管束干燥器、鼓式干燥器、搅拌式平盘干燥器，并且在大气条件下或在真空下操作，或热空气干燥器诸如流化床干燥器、环型干燥器、转鼓式干燥器和/或带式干燥器，优选在大气条件下或在真空下操作的盘式干燥器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(3)的所述空气湍流磨机包括具有用于产品和气体流的适当入口和出口的腔室，其中旋转构件安装有冲击装置的堆叠，所述旋转构件能够高速旋转，并且其中优选地，定子的内壁衬有冲击构件，其中所述旋转构件以介于20-150m/s之间的叶尖速度旋转。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中如使用CIE L*a*b颜色空间所测量的，所述干燥的部分水解的角蛋白材料具有均匀的乳白色，其中所述角蛋白材料的(L)值为约50或更高，优选54或更高，并且更优选约60或更高，并且/或者其中(b)值为约10或更高，优选约12或更高，并且更优选约14或更高。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述干燥的部分水解的角蛋白材料具有使用干粉Beckman Coulter粒度分析仪通过激光衍射所测量的介于约20μm与约0.5mm之间，优选介于约50μm与约300μm之间的平均粒度(d50)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述干燥和研磨的可消化的角蛋白材料的d90除以d10为约20或更低，优选约15或更低。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中离开所述空气湍流磨机的所述干燥和研磨的可消化的角蛋白材料具有约0.2g/cm3或更高，优选约0.25g/cm3或更高的松装密度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中离开所述空气湍流磨机的所述干燥和研磨的可消化的角蛋白材料具有约0.25g/cm3或更高、优选约0.3g/cm3或更高、甚至更优选约0.35g/cm3或更高的振实堆积密度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将血液制品，诸如全血、凝固的血液(例如蒸汽凝结的血液)、干血粉、半干血粉或其他血液级分，与在步骤(1)中获得的所述部分水解的角蛋白材料一起进料到步骤(2)的所述常规干燥设备中，其中血液和角蛋白材料基于干重的相对量为介于约10-50重量％之间的血液和介于约50-90％之间的角蛋白材料。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将血液制品，诸如全血、凝固的血液(例如蒸汽凝结的血液)、干血粉、半干血粉或其他血液级分，与在步骤(2)中获得的所述半干的部分水解的角蛋白材料一起进料到步骤(3)的所述空气湍流磨机中，其中血液和角蛋白材料基于干重的所述相对量为介于约10-50重量％之间的血液和介于约50-90％之间的角蛋白材料。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中含有或不含血液的所得的干燥的角蛋白材料具有分别高于约80％和90％，更优选分别高于约82％和92％的胃蛋白酶和/或回肠消化率。
13.根据前述权利要求中任一项所述的干燥的部分水解的角蛋白材料如在宠物食品或水产养殖饲料中作为饲料和/或饲料添加剂、或在化妆品中、作为宠物食品和饲料调味剂的载体和/或增量剂的用途。
14.一种通过向其现有的常规干燥设备添加具有其辅助设备的空气湍流磨机来改装诸如羽毛粉加工线的角蛋白材料加工线的方法，优选地其中所述角蛋白材料加工线包括水解器。
15.一种角蛋白材料加工线，诸如羽毛粉加工线，包括：
(i)水解器；
(ii)常规干燥器；以及
(iii)空气湍流磨机；
其中所述水解器和所述常规干燥器被布置成使得所述水解器的输出物的至少一部分、优选全部能够进料至所述常规干燥器，并且其中所述常规干燥器和所述空气湍流磨机被布置成使得所述常规干燥器的所述输出物的至少一部分、优选全部能够进料至所述空气湍流磨机。
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