CS277590B6

CS277590B6 - A method of making a stabilized fat batch for ruminants

Info

Publication number: CS277590B6
Application number: CS891764A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Kalab; Hana Ing Navratilova; Josef Ing Moravek; Zdenek Ing Csc Vrba; Jana Ing Cervinkova; Jaroslav Ing Csc Poul; Karel Kleiner; Jiri Ing Kostal; Jiri Ing Motycka; Bohumil Mvdr Csc Chytka
Original assignee: Vyzk Ustav Organ Syntez
Priority date: 1989-03-22
Filing date: 1989-03-22
Publication date: 1993-03-17
Also published as: CS176489A3

Abstract

Postup používá jako základní surovinu kafilerní tuk, který se působením louhu sodného nebo draselného převede na mýdlo. Z mýdla se reakcí s chloridem vápenatým připraví vápenaté soli mastných kyselin. Produkt slouží jako přísada ke zlepšení výživy a zdravotního stavu přežvýkavcůThe process uses rendered fat as the basic raw material, which is converted into soap by the action of sodium or potassium hydroxide. The soap is reacted with calcium chloride to produce calcium salts of fatty acids. The product serves as an additive to improve the nutrition and health of ruminants.

Description

. Vynález se týká způsobu výroby stabilizované tukové násady pro přežvýkavce z kafHerního tuku. Její podstatu tvoří vápenaté soli mastných kyselin.. The invention relates to a process for the production of a stabilized fat ruminant feed from rendering fat. Its essence consists of calcium salts of fatty acids.

Tuky všeobecně podléhají působením vzduchu, světla a mikroorganismů chemickým změnám, čímž rychle ztrácejí svou užitnou hodnotu. Použití těchto tuků v nativním stavu přináší při jejich aplikaci do krmivářských přípravků i během skladování jimi obohacených krmiv řadu problémů.Fats are generally subject to chemical changes under the influence of air, light and microorganisms, which quickly lose their useful value. The use of these fats in the native state presents a number of problems in their application to feed preparations and during the storage of feeds enriched with them.

Proto se používají pro výživu především přežvýkavců tukové násady na bázi, tzv. stabilizovaných tuků. Výrobou stabilizovaných tukových násad s cílem zlepšit zdravotní stav a užitkovost přežvýkavců (např. dojnic apod.) hlavně v počátečním období laktace se zabývá řada firem, např. Volac Ltd. Co. (Velká Británie) přípravek Megalac, Heinrich Nagel Kg (NSR) - přípravek Nurisel, Smith a Hagen Co. (NSR) - přípravek Lipicafat P, Berg a Smith (NSR) - přípravky Bergafat PCA, Bergafat F 100, Bergafat C 1865 atd.Therefore, fat-based fats, so-called stabilized fats, are mainly used for the nutrition of ruminants. Many companies, such as Volac Ltd., are engaged in the production of stabilized fat pellets in order to improve the health and performance of ruminants (eg dairy cows, etc.), especially in the initial period of lactation. What. (Great Britain) Megalac, Heinrich Nagel Kg (NSR) - Nurisel, Smith and Hagen Co. (NSR) - Lipicafat P, Berg and Smith (NSR) - Bergafat PCA, Bergafat F 100, Bergafat C 1865 etc.

Společným znakem těchto stabilizovaných tukových násad je, že výchozí tuk či olej jsou převedeny na žluknutí odolné lehce stravitelné mastné kyseliny nebo jejich soli s vysokým obsahem energie, které lze dlouhodobě skladovat, kombinovat s minerálními prvky, vitaminy, apod., aniž by docházelo u přežvýkavců např. v důsledku nepříznivých chuťových a pachových vjemů, k odmítání takto ochuceného krmivá. Preparáty výše uvedených firem se dávkují v množství 0,5 až 1,5 kg/zvíře a den, přičemž se uvádí zvýšení dojivosti u krav o 1 až 3 litry mléka/krávu a den. .A common feature of these stabilized fat deposits is that the starting fat or oil is converted to rancidity-resistant, easily digestible fatty acids or their high-energy salts, which can be stored for a long time, combined with minerals, vitamins, etc., without ruminants. eg due to unfavorable taste and odor perceptions, to reject such flavored feed. The formulations of the above companies are dosed at 0.5 to 1.5 kg / animal per day, with an increase in milk yield in cows of 1 to 3 liters of milk / cow per day. .

Surovinovou základnou pro výrobu těchto přípravků je převážně palmový olej, jehož nabídka na světovém trhu i cenové relace jsou příznivé. Na bázi jiných surovinových zdrojů je znám jediný přípravek Lipicafat R od firmy Smith a Hagen Co., jenž je tvořen z min. 80% vápenatou solí kyseliny olejové.The raw material base for the production of these products is mainly palm oil, whose offer on the world market and price relations are favorable. Based on other raw material sources, the only preparation Lipicafat R from the company Smith and Hagen Co. is known, which consists of min. 80% calcium salt of oleic acid.

Tukové násady typu Ca-solí (Megalac, Nurisel, Lipicafat P, Bergafat PCA, Milkolan apod.) jsou výrobci označovány jako chráněný (protected) nebo obchvatový tuk (by pass fat). Působení, resp. výhody aplikace těchto přípravků jsou udány jejich chemickými vlastnostmi a mechanismem trávení přežvýkavců. Vápenaté soli jsou ve vodě nerozpustné a proto procházejí bachorem, kde probíhá trávení enzymaticky při pH = 7, beze změny a jsou tráveny až ve slezu, kde při pH = 2,5 disociují a mohou být energeticky využity, neboř jsou vysokým zdrojem energie v malém objemu.Ca-salt greases (Megalac, Nurisel, Lipicafat P, Bergafat PCA, Milkolan, etc.) are referred to by the manufacturer as protected or bypass fat. Action, resp. The advantages of the application of these preparations are given by their chemical properties and the mechanism of digestion of ruminants. Calcium salts are insoluble in water and therefore pass through the rumen, where digestion occurs enzymatically at pH = 7, unchanged and are digested only in the mucus, where at pH = 2.5 they dissociate and can be used for energy, because they are a high source of energy in small volume.

Z chemického hlediska jsou přírodní tuky směsi triglyceridů, tj. glycerolu s třemi esterově vázanými různými mastnými kyselinami, Charakter mastnýr¹· kyselin vázaných v tuku má vliv na fyzikálněchemické vlastnosti tuků. Je pravidlem, že tuky, které obsahují nasycené mastné kyseliny, jsou tuhé, kdežto s přibývajícím obsahem nenasycených kyselin se konsistence tuku mění od mazlavé až po tekutou. Mastné kyseliny jsou v tuku rozděleny statisticky tak, že na jednu molekulu glycerolu připadají tři různé mastné kyseliny, přičemž pořadí jejich vazby není přesně stanoveno. Obsah mastných kyselin v tuku domácích zvířat se proto pohybuje v dosti širokých mezích, např. kyselina olejová je zastoupena v tuku domácích zvířat v množství 20 až 50 %, kyselina palmitová 3 až 10 %, kyselina stearová 10 až 30 % atd.Chemically, natural fats are mixtures of triglycerides, i.e. glycerol with three different ester-linked fatty acids, Features ¹ · mastnýr acids in the fat affects the physicochemical properties of fats. As a rule, fats that contain saturated fatty acids are solid, whereas with increasing content of unsaturated acids, the consistency of the fat changes from greasy to liquid. The fatty acids in the fat are statistically distributed in such a way that there are three different fatty acids per molecule of glycerol, the order of their binding not being precisely determined. The content of fatty acids in the fat of domestic animals is therefore quite wide, eg oleic acid is present in the fat of domestic animals in an amount of 20 to 50%, palmitic acid 3 to 10%, stearic acid 10 to 30%, etc.

Štěpení tuků na glycerol a mastné kyseliny se provádí několika způsoby. Hydrolýzu lze uskutečnit např. v autoklávu zahříváním tuku s vodou a kysličníky dvojmocných kovů /ZN, Mg, Ca/, dále štěpením s minerálními kyselinami, zejména s kyselinou sírovou (acidifikace), štěpením mastně aromatickými sulfokyselinami (tzv. Twitchelovo činidlo = emulgátor připravený působením kyseliny sírové na směs naftalénu a kyseliny olejové, popř. hydrogenovaný ricinový olej) nebo pomocí lipolytických enzymů čili lipas z ricinových semen. Mastné kyseliny se izolují přeháněním přehřátou vodní parou za sníženého tlaku.The breakdown of fats into glycerol and fatty acids is done in several ways. The hydrolysis can be carried out, for example, in an autoclave by heating the fat with water and oxides of divalent metals (ZN, Mg, Ca), then cleavage with mineral acids, especially sulfuric acid (acidification), cleavage with fatty aromatic sulfoic acids (so-called Twitchel reagent = emulsifier prepared by sulfuric acid to a mixture of naphthalene and oleic acid, or hydrogenated castor oil) or by means of lipolytic enzymes or castor seed lipases. Fatty acids are isolated by superheating with superheated steam under reduced pressure.

Známé je rovněž kontinuální štěpení tuků - systém Colgate Emery a systém Mills (Procter-Gamble), u nichž se protiproudně stýká tuk s vodou za vysoké teploty a tlaku ve věži z nerez oceli. Tuk se přivádí spodem, voda na hlavu věže. Stoupající tuk se postupně hydrolyzuje a vznikající glycerin se mísí s klesající vodou, a glycerinová voda, odtékající z paty věže, předehřívá tuk čerpaný na hlavu věže. Naopak mastné kyseliny z hlavy věže odevzdávající teplo přitékající vodě.Also known is the continuous splitting of grease - the Colgate Emery system and the Mills system (Procter-Gamble), in which the grease countercurrently meets water at high temperature and pressure in a stainless steel tower. Fat is fed from below, water to the head of the tower. The rising fat is gradually hydrolyzed and the resulting glycerin is mixed with the falling water, and the glycerin water flowing from the bottom of the tower preheats the fat pumped to the tower head. Conversely, fatty acids from the tower head that transfer heat to the inflowing water.

Britská firma Volac Ltd. ve svém patentu č. 1 582 451 pod názvem Krmná přísada pro přežvýkavce uvádí přípravu krmné přísady z vodného roztoku D-laktozy, resp. syrovátky, vhodného pevného tuku, např. hovězího loje, vepřového sádla, kokosového, palmového oleje a kapalného oleje, např. sojového, bavlněného, lněného nebo obilného oleje. Uvedené ingredience se smíchají v poměru 40 až 70 % hmot, roztaveného tuku s 30 až 60 % hmot. D-laktozy (syrovátková sušina), načež se přidá emulgační činidlo, např. směs glycetyl mono-stearátu a sojového pleje, resp. lecithinu v množství 1 až 2 % hm na finální pevnou násadu a pak se za míchání směs vyhřeje na 65 °C a 10 minut se pasteurizuje. V další fázi po pasteurizaci se směs zhomogenizuje na maximální velikost tukových částic asi 8 μm při tlaku 10,3 MPa a pak se tlakem 6,3 MPa nastřikuje do rozprašovací sušárny, kde se usuší v proudu horkého vzduchu s teplotou 180 °C. Suchý prášek se ochladí, proseje a smíchá se v poměru 200 kg prášku s 1550 kg běžného krmivá pro dobytek a může se zpracovat na peletizačním stroji na granulát s minimální drobivostí.British company Volac Ltd. In its patent No. 1,582,451, entitled Feed additive for ruminants, discloses the preparation of a feed additive from an aqueous solution of D-lactose, respectively. whey, a suitable solid fat, e.g. beef tallow, lard, coconut, palm oil and a liquid oil, e.g. soybean, cottonseed, linseed or cereal oil. Said ingredients are mixed in a ratio of 40 to 70% by weight of melted fat with 30 to 60% by weight. D-lactose (whey dry matter), after which an emulsifying agent, e.g. a mixture of glycetyl monostearate and soy plaster, respectively, is added. lecithin in an amount of 1 to 2% by weight per final solid batch and then the mixture is heated to 65 ° C with stirring and pasteurized for 10 minutes. In the next phase after pasteurization, the mixture is homogenized to a maximum fat particle size of about 8 μm at a pressure of 10.3 MPa and then sprayed at a pressure of 6.3 MPa into a spray dryer, where it is dried in a stream of hot air at a temperature of 180 ° C. The dry powder is cooled, sieved and mixed in a ratio of 200 kg of powder with 1550 kg of conventional cattle feed and can be processed on a pelletizer into granules with minimal friability.

Výše uvedený způsob přípravy krmné přísady firmy Volac Ltd. je jednou z možností, jak zvýšit přísun mastných kyselin do organismu přežvýkavců. Nevýhodou tohoto postupu bude patrně omezená skladovatelnost krmné přísady a z toho vyplývající požadavek na místní konsumaci. Firma Volac Ltd. proto vyvinula další přípravek Megalac, který v koncentrované formě obsahuje vápenaté soli mastných kyselin a lze jej dlouhodoběji skladovat. Použití Ca - solí mastných kyselin se vzhledem k chemicko-mikrobiálním poměrům v zažívacím traktu přežvýkavců jeví i jako účelnější, nebot organismus není zatěžován balastním a nežádoucím glycerinem. Z uvedeného rozboru je tedy zřejmé, že nejvhodnějším zpracováním tuků či olejů pro výživu přežvýkavců je jejich konverze na vápenaté soli příslušných mastných kyselin. Jedním z možných tukových zdrojů je (ve významnějším množství k dispozici pouze) kafilerní tuk, který je do čísla kyselosti 50, popř. výjimečně až do č. k. 65 povolen pro výživu zvířat. Tuk horší kvality se používá až dosud výhradně pro technické účely. Kafilerní tuk se zatím používá v poměrně malém rozsahu k tukování šrotů převážně pro drůbež a menší množství pro výživu dojnic.The above-mentioned method of preparing a feed additive from Volac Ltd. is one of the ways to increase the supply of fatty acids to the body of ruminants. The disadvantage of this procedure will probably be the limited storability of the feed additive and the resulting requirement for local consumption. Company Volac Ltd. therefore, it has developed another product, Megalac, which contains calcium salts of fatty acids in a concentrated form and can be stored for a longer period of time. The use of Ca - salts of fatty acids, due to the chemical-microbial conditions in the digestive tract of ruminants, also seems to be more efficient, as the organism is not burdened with ballast and unwanted glycerin. It is therefore clear from the above analysis that the most suitable processing of fats or oils for the nutrition of ruminants is their conversion into the calcium salts of the respective fatty acids. One of the possible fat sources is (in a significant amount only available) rendering fat, which is up to an acid number of 50, or exceptionally up to No. 65 permitted for animal nutrition. Worse quality fat has so far been used exclusively for technical purposes. So far, rendering fat is used to a relatively small extent to fatten scrap, mainly for poultry and to a lesser extent for dairy nutrition.

Nyní bylo zjištěno, že kafilerní tuk jakékoliv kvality lze významným způsobem zušlechtit a odstranit tak nežádoucí pachové vjemy jeho zmýdelněním na vápenaté soli mastných kyselin a použít jej k výživě přežvýkavců.It has now been found that rendering fat of any quality can be significantly refined to remove undesirable odor sensations by saponifying it to calcium salts of fatty acids and using it to feed on ruminants.

Předmětem vynálezu je způsob výroby stabilizované tukové násady na bázi vápenatých solí mastných kyselin z kafilerního tuku, spočívající v tom, že se kafilérní tuk předloží do roztoku louhu sodného, popř. draselného ve váhovém poměru 12,5 dílu tuku: 1 až 2,25 dílům louhu: 30 až 75 dílům vody a provede se jeho alkalické zmýdelnění při teplotě 20 až 150 °C a tlaku do 0,5 MPa a vzniklé sodné či draselné mýdlo se při teplotě do 100 °C výhodně při 60 °C přesráží roztokem chloridu vápenatého na vápenaté soli mastných kyselin, které se z reakční směsi izolují filtrací a nebo odstředěním a po opakovaném promytí se vlhká pasta Ca-soli mastných kyselin usuší na vhodné sušárně.The subject of the invention is a process for the production of a stabilized fat batch based on calcium salts of fatty acids from rendering fat, in which the rendering fat is introduced into a solution of caustic soda or caustic soda. of potassium in a weight ratio of 12.5 parts of fat: 1 to 2.25 parts of lye: 30 to 75 parts of water and its alkaline saponification is carried out at a temperature of 20 to 150 ° C and a pressure of up to 0.5 MPa and the resulting sodium or potassium soap is at a temperature of up to 100 DEG C., preferably at 60 DEG C., it is precipitated by a calcium chloride solution into calcium fatty acid salts, which are isolated from the reaction mixture by filtration or centrifugation and, after repeated washing, the wet Ca-fatty acid salt paste is dried in a suitable oven.

Množství louhu je závislé na kvalitě vstupního kafilerního tuku. Zpravidla k vyloučení i velkých anomálií v kvalitě tuku postačuje 2,25 dílů 100% louhu na 12,5 dílu tuku. Celková doba reakce je závislá na teplotě a vstupní koncentraci louhu. Při váhových poměrech louhu a tuku citovaných v tomto odstavci a teplotě reakční směsi asi 60 °C lze Zmýdelnění kafilerního tuku charakterizovat jako reakci I. řádu s rychlostní konstantou k = 0,68 h”¹, přičemž doba reakce činí 6 až 7 hodin. Přesrážení chloridem vápenatým je prakticky okamžité.The amount of lye depends on the quality of the input rendering fat. As a rule, 2.25 parts of 100% lye per 12.5 parts of fat are sufficient to eliminate even large anomalies in the quality of the fat. The total reaction time depends on the temperature and the input lye concentration. At the weight ratios of lye to fat cited in this paragraph and a reaction mixture temperature of about 60 ° C, the saponification of the rendering fat can be characterized as a first order reaction with a rate constant k = 0.68 h ^-1 , with a reaction time of 6 to 7 hours. Calcium chloride precipitation is practically instantaneous.

Množství odpadních vod lze významným způsobem redukovat recirkulací, např. recirkulací promývacích vod a do značné míry i matečných filtrátů, neboť celkové množství glycerinu v odpadních vodách dosahuje pouze 43 % očekávaného množství. Důvodem nižšího obsahu glycerinu v kafilerním tuku a tím i v odpadních vodách je pokročilý stupeň hydrolýzy tuku daný předchozím zpracováním biologického materiálu sterilizací s vodou při 120 až 130 °C.The amount of wastewater can be significantly reduced by recirculation, eg by recirculation of washing waters and to a large extent also of mother filtrates, as the total amount of glycerol in the wastewater reaches only 43% of the expected amount. The reason for the lower content of glycerin in rendering fat and thus in wastewater is the advanced degree of hydrolysis of fat given by the previous treatment of biological material by sterilization with water at 120 to 130 ° C.

Výroba stabilizované tukové násady z kafilérního tuku jeho převedením na vápenaté soli mastných kyselin je snadno zvládnutelná v běžných vsádkových reaktorech, zatímco pro isolaci produktu z reakční směsi je nejvýhodnější použití pásového filtru, popř. bubnového rotačního filtru a nebo filtrační odstředivky s možností promývání filtračního koláče vodou. Sušení produktu, který je podle diferenční termické analýzy stabilní až do 150 °C s počínajícím rozkladem při 160 až 170 °C, lze provádět v běžných parních sušárnách, nebo sušárnách typu Venulet, ale nejlépe však na pásové sušárně.The production of a stabilized fat feedstock from rendering fat by converting it into calcium salts of fatty acids is easily mastered in conventional batch reactors, while the most advantageous use of a belt filter is possible for isolating the product from the reaction mixture. drum rotary filter and / or filter centrifuge with the possibility of washing the filter cake with water. Drying of the product, which according to differential thermal analysis is stable up to 150 ° C with incipient decomposition at 160 to 170 ° C, can be performed in conventional steam dryers or Venulet type dryers, but preferably in a belt dryer.

Následující příklad ilustruje, avšak nikterak neomezuje předmět vynálezu.The following example illustrates but does not limit the scope of the invention in any way.

Příklad .Example.

Do 10 m reaktoru opatřeného duplikatorem, vhodným michadlem a zpětným koncenzátorem se předloží postupně za míchání 5 510 litrů vody, pak 426,6 kg 40% roztoku NaOH a vzniklá směs se vyhřeje na 50 °C a při této teplotě se během asi 30 minut předloží 948 kg roztaveného kafilérního tuku a pak se.za stálého míchání udržuje v reaktoru 8 h teplota 60 až 70 °C.5,510 liters of water, then 426.6 kg of 40% NaOH solution are introduced successively with stirring into a 10 m reactor equipped with a duplicator, a suitable stirrer and a reflux condenser, and the resulting mixture is heated to 50 DEG C. and introduced at this temperature for about 30 minutes. 948 kg of melted rendering fat and then the temperature in the reactor is maintained at 60-70 ° C for 8 hours with constant stirring.

Po uplynutí výše uvedené reakční doby se k reakční směsi za intenzivního míchání spustí 268,6 kg CaCl₂(95,5%) ve směsi s 950 litry vody a vzniklá hustá žlutobílá suspenze vápenatých solí mastných kyselin se ještě 2 h vymíchává při teplotě asi 60 °C a potom se produkt separuje z reakční směsi filtraci a nebo odstředěním popř. i lisováním a promyje se celkem 5 400 litry vody (nejlépe však 3x 1 800 litry vody).After the above reaction time, 268.6 kg of CaCl ₂ (95.5%) in a mixture with 950 liters of water are added to the reaction mixture with vigorous stirring, and the resulting thick yellow-white suspension of calcium salts of fatty acids is stirred for a further 2 hours at a temperature of about 60 hours. ° C and then the product is separated from the reaction mixture by filtration and / or centrifugation or by pressing and washing with a total of 5,400 liters of water (preferably 3x 1,800 liters of water).

Vlhká pasta vápenatých solí mastných kyselin jejíž hmotnost je závislá na stupni odstředění či odfiltrování se potom usuší na vhodném typu sušárny při teplotě nejlépe do 100 °C, čímž se získá v průměru asi 1 000 kg stabilizované tukové násady ve formě vápenatých solí mastných kyselin a v této formě se bud přímo aplikací do krmných dávek pro přežvýkavce a nebo s použitím následných úprav, např. extruze s vitaminy, minerálními látkami apod. použije k výživě a zlepšení zdravotního stavu přežvýkavců.The wet paste of calcium salts of fatty acids, the weight of which depends on the degree of centrifugation or filtration, is then dried in a suitable type of oven at a temperature preferably up to 100 ° C to obtain an average of about 1,000 kg of stabilized fat batch in the form of calcium salts of fatty acids and in this form, it is either applied directly to feed rations for ruminants or with the use of subsequent treatments, e.g. extrusion with vitamins, minerals, etc., used to nourish and improve the health of ruminants.

Claims

Process for the production of a stabilized fat batch for ruminants by saponification of the original fat and conversion into calcium salts of fatty acids, characterized in that a solution of sodium or potassium hydroxide is treated on the rendering fat in a system containing 12.5 parts by weight of 1 to 2.25 parts by weight of fat. lye and 50 to 75 parts of water at a temperature of 20 to 150 ° C and a pressure of up to 0.5 MPa, the resulting sodium or potassium soap is treated with a solution of calcium chloride at a temperature of up to 100 ° C, preferably at 60 ° C and the resulting calcium salt fatty acids are separated, washed and dried.