CN1868308B - 动物饲料添加剂的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种生产动物饲料添加剂的方法，包括将流体组分添加进第一容器(30)中、加热该组分同时向容器(30)施加真空、冷却该组分并使该组分硬化。施加真空优选利用真空泵(46)实现。还可以提供一个压力释放系统(31)。

Description

动物饲料添加剂的生产方法

技术领域

本发明涉及动物饲料添加剂的生产，尤其涉及用于向动物饲料添加剂中加入糖基食物，例如糖浆的方法和装置。

背景技术

糖浆被广泛用于动物饲料添加剂的主要组分。糖浆基动物饲料添加剂的生产包括加热生糖浆以降低含水量且结晶糖浆中的糖。如果在恰当的温度加热糖浆一段合适的时间随后以恰当的速率冷却糖浆，则在冷却时就会形成硬玻璃状结晶块。如果在凝固之前，在加热的糖浆中加入添加剂(例如，维生素、矿物质或药物)并混合，则冷却时，糖浆的玻璃状块体就作为添加剂的载体，同时也用于调节它们的分配。当动物舔食该块体时，其唾液熔化载体使某些添加剂被消耗。尽管是愉快的，但动物最终还是会厌倦舔食，从而限制了被咽下的添加剂的量。此外，因为液体(例如，唾液或雨水)仅仅能够渗透到玻璃状块体表面中的一小段距离，所以块体的溶解速度受到限制，并且因此可以预测时间。

由于这些原因，基于混合食物的动物饲料添加剂非常便于使用，并在农民中日益变为用于在一段时间内控制调节家畜添加剂，例如营养组分(nutraceutical)、维生素、矿物质或蛋白质的量的通用做法。

一种如上所述的已知的处理糖浆以生产动物饲料添加剂的方法是将糖浆与植物油混合，并且在一个大桶里加热该混合物。加热蒸发使水排除掉，同时引发糖化学性质的化学变化(例如，糖裂解)，从而使混合物一冷却就变成硬的且是玻璃状的。在将混合物加热到期望温度之后，混合物被转移到一个真空容器中，在该真空容器中，在真空状态(即，在低于大气压的气压下)下进行干燥和冷却，从而保证尽可能多的水分从混合物中排除掉。当糖浆的温度已经下降到添加剂不会被破坏的值时，就将所需要的添加剂与混合物混合，以形成期望的饲料添加剂合成物。然后将该温热的具有面团状粘稠度的混合物分配到贮存器中，在此将其冷却并固化成前述的玻璃状块体。

已知处理方法的问题包括：

·  需要大量燃料来加热混合物。

·  处理过程的准备时间，其速度受到液体蒸发速度的限制。

·  在干燥期间析取的蒸气包含挥发性物质并具有令人不愉快的气味，环境法规要求在蒸气排放到大气中之前去除掉该挥发性物质和气味，这需要利用昂贵且能效低的方法的事实。

·  温度敏感的添加剂仅可以在过程的低温阶段添加，这增加了机器的复杂性和控制问题。

·  加热处理和高温的强烈作用引起气流中颗粒物质的损失，复合糖外形的化学变化使糖损失大约2％一8％。

发明内容

本发明的一个目的是克服一个或多个上述问题。

根据本发明的第一方面，提供一种生产动物饲料添加剂的方法，包括将流体组分添加进第一容器、加热该组分同时至少部分地抽空该第一容器、冷却该组分并使该组分硬化。

本发明的第二方面提供一种生产动物饲料添加剂的方法，包括将含有碳水化合物的流体组分添加进第一容器、加热该组分同时至少部分地抽空该容器、冷却该组分并使该组分硬化。

本发明的第三方面提供一种生产糖浆基动物饲料添加剂的方法，包括将含有糖浆的流体组分添加进第一容器、加热该组分同时向该容器施加真空、冷却该组分并使该组分硬化。

加热步骤优选包括使该组分的温度升高到发生化学变化的点之上。

已有技术中在处理加热的糖浆时使用真空是不当的，这主要因为在升高的温度处会发生反应，这会导致该组分突然发生沸溢或产生泡沫，这会使加热的容器变得不稳定以及具有潜在的危险(例如，被损坏或爆炸)。有利地，本发明可以使该组分以低温冷却并具有较小的强烈反应。

真空优选利用真空系统提供。这里提供的真空系统可以包括理想地为液环式真空泵的真空泵、壳体和管式热交换器及具有用于泵的单独冷却水流的水箱、以及具有独立冷却水循环的冷凝器。可以利用油加热器或气动加热器实现对该组分的加热，从而产生蒸气或加热热流体，该蒸气或加热热流体优选通过带有护套的容器循环。该方法优选包括蒸发该组分中存在的大量水分和从容器中排出由此产生的蒸气。该蒸气一旦被排出，就优选用冷凝器冷凝。

第二阶段冷却步骤优选也在加热且过量水分从该组分中析出期间进行，这会使该组分获得一个期望的粘度。在本发明的最优选实施例中，冷却步骤包括例如通过迅速将该组分转移到一个保持在低温的第二容器，比如冷却器容器中而快速从该组分中析出热量。

这里提供的第二容器可以具有与其结合以在冷却步骤期间降低其中压力的装置(例如，真空系统)。

冷却步骤可以附加地包括另外的蒸发步骤，以再次利用真空系统蒸发一部分该组分，例如水的部分。

一旦处理完，该组分就优选被分配到接受器中。

优选可以在该过程的某点处将一种或多种添加剂混合加入进该组分。尽管可以设想利用电机驱动的螺旋混合器，但混合可以通过任何适当的装置实现。

该组分可以包括糖浆或处理过的含糖液体食物，一种或多种添加剂可以是包括维生素、矿物质、蛋白质、调味剂、色素、防腐剂和不同组分的组。

一旦处理完，该组分就优选被分配到一个贮存器或多个贮存器中。分配可以利用挤压机完成。

该组分可以在过程的任何或全部阶段被搅拌。可以利用电机驱动的叶轮形式的搅拌器实现搅拌。

本发明的第四方面提供一种用于生产动物饲料添加剂的设备，包括第一容器和用于将流体组分添加进第一容器中的装置、用于加热的装置和用于向第一容器中的组分施加真空的装置。

本发明的第五方面提供一种用于生产动物饲料添加剂的设备，包括第一容器和用于将含碳水化合物的流体组分添加进第一容器中的装置、用于加热的装置和用于向第一容器中的组分施加真空的装置。

本发明的第六方面提供一种用于生产糖浆基动物饲料添加剂的设备，包括第一容器和用于将含糖浆的流体组分添加进第一容器中的装置、用于加热的装置和用于向第一容器中的组分施加真空的装置。

事实上，该容器可能需要一个压力释放系统，该压力释放系统防止容器中的压力超过一预定阈值。如当加热糖时往往会发生的那样，在该组分由于物质的化学变化而突然沸溢时会发生压力升高的情况。一种可能的压力释放系统包括容器溢流出口管道，当容器中的压力超过预定阈值时，该组分可以通过该管道被排出。该出口管道可以包括气压密封件以保持真空压力。

可以提供进口阀和出口阀以填充和/或放空容器和管道，可以提供管子或斜槽以在处理过程中传送该组分。

尽管不是本质上的，但该方法和/或装置理想地由计算机控制。提供的计算机可以控制过程中任何组分的操作。还可以提供传感器以监视处理过程和/或装置。这种传感器可以包括温度传感器、重量传感器、应变计、压力/真空传感器等等。

设想的本发明的优点包括：

·  降低与产生的真空级成比例的沸点，这会使灵活性可以满足下面两种情况中的任何一种：

ο在较短的时间内加热到期望的温度(从而基本提高生产量并降低每吨产品的效用成本)；或

ο在低温从该组分中排出相同的水分(从而根据燃料消耗实现节约成本)。

ο通过较小的强烈容器反应和化学的糖分转换防止糖分损失大约2％-8％。

·  提供了一个将作为替换的或者除了糖浆以外的其它高水分原料包括在组份内的机会，这目前还不能实际应用于大气蒸煮方法中。(当糖浆的质量和可用性由于改善的糖分精炼技术和其它工业对糖浆的使用增加而降低时，这被认为对未来成功连续的块状生产是极其重要的。)

·  降低燃料消耗，这可能具有对碳排放的正面影响。

·  鉴于已有技术的大气蒸煮方法在高达0.01 m³s^-1产生饱和蒸气，它包含大量有气味的化合物，包括碳氢化合物和高刚性碳纤维(metacarbon)，(其在现行法规要求下必须不能被散发到大气中，从而需要大量资本支出以及更多的有效应用以确保遵守法规)，真空蒸煮方法不需要大量的资本支出也不需要当前使用的相关设备的运行成本，通过在真空蒸煮处理期间冷凝全部蒸气就除去了这个气味公害。

具体实施方式

现在将仅仅通过例子，参考附图描述本发明的优选实施例，图1示出了根据本发明的生产动物饲料添加剂的实施例的示意性系统图。

参考图1，非常概括地，图示的装置用于顺序地从存储和预混合阶段10到加热阶段12、冷却和干燥阶段14、混合阶段16和分配阶段18添加含生糖浆/碳水化合物的液体食物，以在冷却到环境温度时生产玻璃状块体，其中，在加热阶段12，液体混合物在真空条件下被加热；在冷却和干燥阶段14，载体材料被冷却，同时蒸气被除去；在混合阶段16，添加剂被混合并与载体材料混合；在分配阶段18，最终产品(包括载体和添加剂)被分配到贮存器中，然后被固化。

存储和预混合阶段10包括一个或多个存储容器20、22，在该存储容器20，22中，分别存储原料，例如糖基物质(例如糖浆)和植物油(例如棕榈油)。为了保持材料处于流动状态，采用管子24加热容器20、22，热水流经该管子。通过泵28将原料泵送入预混合容器26。预混合材料包括典型地包含40-100％糖浆(取决于它们的含糖量)的液体饲料组分，以及由棕榈油或其它液体食物组成的平衡成分。

然后从预混合容器中将期望量的预混合材料通过泵32转移到加热阶段12的加热容器30。利用被供给来自锅炉21的热油的容器套34来加热加热容器30。加热容器12中的一批材料被电机36驱动的叶轮38连续搅拌。将加热容器30中的材料加热到高于沸点以使水以蒸气的形式除去，该蒸气是通过蒸气排出管40从加热容器30析出并在冷凝器42中冷凝回到水的。

液环式真空泵46通过蒸气排出管40与加热容器12连通，该真空泵主要用于降低加热容器30内的压力以及作为冷凝器42的预抽真空泵。

加热阶段包括将容器中的载体材料加热到90-125℃，持续30-150分钟，同时保持容器内的压力低于大气压。容器内的压力以可以是真空压力计上的1000mbar到100mbar之间的任何值。

材料混合物通过搅拌器38在加热期间被连续地搅拌。

提供一个压力释放系统31，该压力释放系统在加热容器30中的混合物突然沸溢时将损害降到最低。该压力释放系统包括出口管道33，其上端在容器内的混合物的正常水平面的上方与加热容器的侧壁相连，其下端浸入水浴35中，该水浴35形成了气压密封件。还提供一个第二管道37，其下端也浸入水浴35中，其上端与冷凝器42相连。如果管道33、37的端部浸入水柱的深度是与所施加的真空等效的水头，则容器30的真空完整性就不会被破坏或下降。然而，在该组分快速膨胀的情况下，容器30内的压力将增加，从而使管道37内的压力升高，使过量的组分从出口管道33排出。

该方法的加热阶段被设计成分离该组分中大部分的含水量，同时使预混合饲料组分中存在的糖份的化学变化(例如裂解)，这对生产玻璃状最终块体是非常关键的。

在已经被加热之后，混合物通过传输管50被从加热容器12转移到第二真空容器48中，该第二真空容器构成冷却和干燥阶段14的一部分。第二真空容器48也利用液环式真空泵52保持在真空状态，该真空泵52用于连续从载体材料中除去水分。水蒸气被在第二冷凝器56(其也与真空泵46相连)中冷凝之前，其通过第二蒸气出口管54从第二真空容器48析出。

任选地，当在第二真空容器48中时，混合物可以利用电机驱动的叶轮(未示出)搅拌。

第二真空容器48中的载体材料的温度使用水套58调节，该水套58接收被加热的水以防止其中的载体材料固化或变得太黏稠。一旦获得期望的含水量，滑阀60就打开，使材料落入接受器62中。也使用水套64对接受器62加温，以防止材料固化或变得太黏稠。

冷却和干燥阶段14包括在10到30分钟之间将第二真空容器内的压力降低到低于大气压，从而进一步降低含水量，同时将载体材料冷却到～50-75℃。容器内的压力可以为真空压力计上的170mbar到35mbar之间的任何值。

该方法的下个阶段16包括将添加剂混合进已处理的材料中以形成复合组分。混合阶段包括其内存储添加剂的筒仓66。(根据将要添加的添加剂，尽管可以提供多个筒仓，但仅示出一个筒仓66。)在利用设置在每个筒仓中的螺旋体将添加剂与载体材料混合之前，添加剂在混合容器68中被混合。

有利地，该方法使高温反应在蒸煮容器中开始，但不会破坏添加剂，该添加剂在该方法的后面的低温阶段添加。

利用电子测压器70连续称重接受器62和混合容器68，从而如果需要的话，使最终的复合组分的组分可以被连续监视分析和/或校正。

最后的混合利用一对相互啮合的阿基米德螺旋72完成。接着，在利用挤压机78将复合组分分配到贮存器76中之前，将该混合的复合组分供给进漏斗74中。贮存器76步进地从传送带80上的挤压机78的下面经过，该挤压机布置成当每个贮存器暂时停在挤压机下面时将预定量产品分配到该每个贮存器中。

如前所述，在真空状态下加热混合物的好处在于加热阶段可以在降低的温度下进行(或者在于需要较少的热量来获得相同的温度)。这意味着现在可以在蒸煮阶段使热敏添加剂失效或破坏它之前，在预混合阶段混合该热敏添加剂。

当复合组分被分配到贮存器76中时，该复合组分冷却到环境温度(～20℃)，并形成固体的硬的晶状玻璃状饲料块。

本发明并不局限于前述实施例的细节，例如：

代替棕榈油，可以使用其它的油或物质，例如玉米油或其它任何植物油。

代替糖浆，可以使用其它任何含碳水化合物的物质，例如糖或湖浆或它们的混合物。

可以调整方法参数以适应特殊应用。可变的过程参数包括组分的组成(即，预混合物的组成和添加剂的量及类型)、处理温度、处理时间和真空等级。

Claims (31)

1.一种生产动物饲料添加剂的方法，包括将含碳水化合物的流体组分添加进第一容器中、加热该组分到足以在组分中发生糖裂解的温度并同时至少部分地抽空该第一容器、冷却该组分并使该组分硬化。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述含碳水化合物的流体组分包括糖浆。

3.如权利要求2所述的方法，其中，该方法包括蒸发糖浆中的至少一部分含水量。

4.如权利要求3所述的方法，进一步包括从第一容器中除去至少一些水蒸气的步骤。

5.如权利要求4所述的方法，进一步包括冷凝至少一些水蒸气的步骤。

6.如权利要求1所述的方法，其中，加热该组分的步骤包括使该组分至少部分脱水。

7.如权利要求1所述的方法，其中，冷却该组分的步骤包括将该组分分配到第二容器中，该第二容器保持在比第一容器低的温度。

8.如权利要求7所述的方法，其中，冷却该组分的步骤包括使该组分至少部分脱水。

9.如权利要求1所述的方法，进一步包括增加施加到第一容器和/或第二容器的真空。

10.如权利要求7所述的方法，其中，冷却该组分的步骤包括蒸发第二容器中的该组分的至少一部分含水量。

11.如权利要求10所述的方法，进一步包括自第二容器除去至少一些蒸气的步骤。

12.如权利要求11所述的方法，进一步包括冷凝从第二容器中除去的至少一些水蒸气的步骤。

13.如权利要求1所述的方法，进一步包括将该组分分配到接受器中的步骤。

14.如权利要求1所述的方法，进一步包括搅拌该组分的步骤。

15.如权利要求1所述的方法，进一步包括将添加剂混合进该组分中的步骤。

16.如权利要求1所述的方法，进一步包括将该组分分配到贮存器中的步骤。

17.如权利要求15所述的方法，其中，添加剂是包括维生素、矿物质、蛋白质、调味剂、色素和防腐剂的组中的一种或多种。

18.一种用于生产动物饲料添加剂的设备，包括：第一容器；用于将含碳水化合物的流体组分添加进第一容器的装置；用于加热该组分到足以在组分中发生糖裂解的温度的装置；用于向第一容器中的被加热的组分同时施加真空的装置；第二容器，该第二容器保持在比第一容器低的温度，所述组分可以被传送到该第二容器中以使其进行快速冷却；以及分配装置，该分配装置用于将动物饲料添加剂从第二容器分配到贮存器中。

19.如权利要求18所述的设备，其中，所述组分包括糖浆。

20.如权利要求18或19所述的设备，其中，所述用于施加真空的装置包括真空泵。

21.如权利要求20所述的设备，其中，所述真空泵是液环式真空泵。

22.如权利要求20所述的设备，其中，所述真空泵具有排空装置和在该排空装置上的过滤装置。

23.如权利要求18所述的设备，其中，所述用于施加真空的装置包括冷凝器。

24.如权利要求18所述的设备，进一步包括用于搅拌该组分的搅拌器。

25.如权利要求24所述的设备，其中，该搅拌器是叶轮。

26.如权利要求18所述的设备，其中，第一容器具有一个压力释放系统，该压力释放系统防止容器内的压力超过一个预定阈值。

27.如权利要求26所述的设备，其中，该压力释放系统包括一个出口管道，当容器内的压力超过该预定阈值时，该组分可以通过该出口管道被排出。

28.如权利要求26所述的设备，其中，该压力释放系统包括气压密封件。

29.如权利要求18所述的设备，进一步包括计算机，用于控制下述组中的任何一个或多个的操作，该组包括：用于供给的装置、用于加热的装置、用于施加真空的装置、冷凝器、搅拌器和阀。

30.如权利要求18所述的设备，进一步包括用于将添加剂混合进该组分中的混合器。

31.如权利要求30所述的设备，其中，所述混合器包括螺旋体。