DE102008048736B4

DE102008048736B4 - Tierstreu und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102008048736B4
Application number: DE200810048736
Authority: DE
Inventors: Gunnar Wenzel; Dirk Struck; Lars Rueter-Heldberg
Original assignee: Mars Inc
Current assignee: Mars Inc
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: AU2009296313A1; DE102008048736A1; WO2010034457A1; EP2339914A1; AU2009296313B2

Abstract

Tierstreu umfassend ein poröses Trägermaterial, das mit einem Tonmineral überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Trägermaterial und dem Tonmineral eine Schicht eines nicht-ionischen Hydrokolloids vorhanden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tierstreu umfassend ein poröses Trägermaterial, das mit einem Tonmineral überzogen ist, und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Tierstreu und Verfahren zu deren Herstellung sind seit langem auf dem Fachgebiet bekannt. So beschreibt beispielsweise die DE 28 32 194 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Calciumsilikatgranulaten bzw. -pulvern mit Mikroporenstruktur durch Umsetzung von Siliciumdioxid mit Calciumoxid unter Homogenisieren der Komponenten in Wasser und Formen, Autoklavenhärten, Zerkleinern und Trocknen. Die hergestellten Calciumsilikatgranulate oder -pulver können als Tierstreu eingesetzt werden. Bekannt ist ebenfalls die Verwendung einer Tierstreu, die Calciumsilikatträgermaterial umfasst, das mit Bentonit überzogen worden ist, um die Tierstreu mit Quell- und Klumpeigenschaften auszustatten, siehe DE 10 2004 008 019 A1 und DE 195 09 747 A1 .
Beispielsweise ist aus DE 195 09 747 A1 bekannt, in einem Verfahren zur Herstellung von Tierstreu Calciumsilikat mit einer wässrigen Lösung anzufeuchten, in welcher eine kaltquellende Stärke, vorzugsweise eine Maisstärke, gelöst ist, woraufhin eine Ummantelung mit Bentonit erfolgt.
Aus der EP 1 614 345 A1 ist eine Tierstreu bekannt, die umfasst: nicht-quellende Teilchen mit einer Teilchengröße im Bereich von etwa –10 bis etwa +50 mesh, wobei die nicht-quellenden Teilchen aus einer Gruppe von Tonmineralien und dergleichen ausgewählt sind; ein Quellmittel mit einer Teilchengröße im Bereich von etwa 60 mesh bis etwa 300 mesh, das auf den nicht-quellenden Teilchen beschichtet ist, wobei das Quellmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Bentonit, Natriumbentonit, Calciumbetonit, Guargum, Stärke, Xanthan, Gummiarabikum, Gummiacacia, Silicagel und Mischungen derselben.
Bei den Verfahren aus dem Stand der Technik zur Herstellung von Tierstreu ist die Absorptionsgeschwindigkeit des Trägermaterials, insbesondere von Calciumsilikat, häufig äußerst hoch, was in einer sehr schnell trocknenden Oberfläche, nach Befeuchtung derselben mit Wasser resultiert. Für ein industrielles Verfahren ist das Zeitfenster für eine ausreichend befeuchtete Oberfläche häufig zu kurz, um eine stabile Bindung zwischen dem Trägermaterial und dem Tonmineral zu gewährleisten.
Zudem stellt die Bandbreite der Zusammensetzung von Katzenurin sowie der Einfluss vorhandener Fäkal-Bakterien überraschend hohe Ansprüche an die verwendete Streu, die im Folgenden beschrieben werden.
Katzen können ihren Urin stark konzentrieren, was in einer erhöhten Ionenkonzentration (beispielsweise bis etwa 633 mmol/l Na⁺, 188 mmol/l K⁺, 1,7 mmol/l Ca²⁺, 382 mmol/l Cl^–, PO₄ ^3–, SO₄ ^2–) resultiert. Bei der bekannten Katzenstreu hat sich gezeigt, dass diese Ionen mit Hydrokolloiden (z. B. Carboxymethylcellulose oder kaltquellende Stärken) wechselwirken können, was die Viskosität und die Klebrigkeit der Hydrokolloide stark verschlechtert. Bei solch hohen Salzkonzentrationen tendiert die Hydrokolloidschicht zwischen Kern (Trägermaterial) und Beschichtung (Tonmineral) dazu, nicht als eine Bindungsschicht zu wirken, sondern führt vielmehr zu einem Aufbrechen und einem Trennen zwischen Trägermaterial und Tonmineral. Dies resultiert selbstverständlich in einer stark verminderten Verklumpungsleistung.
Tiere, insbesondere Katzen, verwenden ihre Tier- bzw. Katzentoilette zum Urinieren und Defäkieren. Diese Fäkalien sind eine konstante Quelle bakterieller Aktivität innerhalb der Katzentoilette. Da die meisten Hydrokolloide ihrer Natur nach organisch sind, unterliegen sie einem bakteriellen und/oder enzymatischen Abbau. Dieser Abbau kann in einer Verschlechterung der Verklumpungsleistung der Tierstreu über die Zeit resultieren, wenn die Bindungsschicht zwischen Trägermaterial und Tonmineral allmählich zerstört wird.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tierstreu bereitzustellen, die die Nachteile des Stands der Technik überwindet, insbesondere verhindert, dass eine zwischen Trägermaterial und Tonmineral vorhandene Hydrokolloidschicht durch hohe Salzkonzentrationen oder bakteriellen und/oder enzymatischen Abbau zerstört wird, was die Verklumpungsleistung der Tierstreu verschlechtert.
Es ist eine weitere Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Tierstreu bereitzustellen.
Die erste Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen dem Trägermaterial und dem Tonmineral eine Schicht eines nicht-ionischen Hydrokolloids vorhanden ist. Erfindungsgemäß können Menge und Viskosität des nicht-ionischen Hydrokolloids so gewählt werden, dass es beim Beschichtungsvorgang den lockeren Kornverband des Tonminerals durchdringt und so zu einer Verfestigung des Kornverbandes beiträgt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann zwischen dem Trägermaterial und dem Tonmineral nicht-ionisches Hydrokolloid und chemisch modifiziertes nicht-ionisches Hydrokolloid vorhanden sein. Ein einzelnes Hydrokolloid kann dabei sowohl nicht-ionisch als auch chemisch modifiziert sein. Jedoch sind auch Mischungen aus lediglich nicht-ionischen und lediglich chemisch modifizierten nicht-ionischen Hydrokolloiden möglich.
Dabei ist bevorzugt, dass das Trägermaterial Calciumsilikat, Porenbeton Sepiolith, Attapulgit, Zeolith und/oder Perlit, bevorzugt Calciumsilikat umfasst. Grundsätzlich sind jedoch alle granulierten Trägermaterialien denkbar. Mineralische Trägermaterialien sind jedoch aus Gründen der Kornstabilität bevorzugt.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Trägermaterial als Granulat oder Pulver vorliegt.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Tonmineral aus der Gruppe der Dreischicht-Tonminerale ausgewählt ist, vorzugsweise Bentonit umfasst.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das nichtionische Hydrokolloid ausgewählt ist aus der Gruppe der Pflanzengummen, vorzugsweise Guar-Gummi, Taragummi, Johannisbrotkernmehl, Carubengummi oder Mischungen derselben.
Ebenfalls ist bevorzugt, dass das nicht-ionische Hydrokolloid ein chemisch modifiziertes Hydrokolloid ist.
Ferner kann dabei vorgesehen sein, dass das chemisch modifizierte Hydrokolloid ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hydroxypropylguargummi, Hydroxymethylguargummi, Hydroxyethylguargummi oder Hydroxybutylguargummi.
Ebenfalls kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das chemisch modifizierte und nicht-ionische Hydrokolloid ausgewählt ist aus der Gruppe der Cellulosederivate, vorzugsweise Hydroxyethylcellulose, Methylhydroxyethylcellulose oder Mischungen derselben.
Auch ist bevorzugt, dass das bzw. die Hydrokolloid(e) in einer Gesamtmenge von 0,1 bis 2,0 Gew.-% im Tierstreu, bezogen auf die Tierstreugesamtmenge, vorhanden ist bzw. sind.
Außerdem ist bevorzugt, dass die Tierstreu 50 bis 75, bevorzugt 60–65 Gewichtsteile des Trägermaterials und/oder 25 bis 50, bevorzugt 30–35 Gewichtsteile des Tonminerals, jeweils bezogen auf die Tierstreugesamtmenge, umfasst.
Noch bevorzugter kann vorgesehen sein, dass das Trägermaterial ein Granulat mit Teilchengrößen von unter 10,0 mm, bevorzugt unter 5,0 mm ist.
Am bevorzugtesten ist vorgesehen, dass das Tonmineral in einer Schichtdicke von 0,1 bis 2,0 mm auf das Trägermaterial aufgetragen ist.
Die zweite Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Tierstreu, welches die Schritte umfasst: (i) Anfeuchten von Trägermaterial mit einer wässrigen Lösung, die nicht-ionisches Hydrokolloid enthält; (ii) Vermischen des angefeuchteten Trägermaterials mit Tonmineral; und (iii) Trocknen der erhaltenen Mischung.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass die wässrige Lösung in Schritt (i) 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent an Hydrokolloid(en) bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Lösung, enthält.
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass für die erfindungsgemäße Tierstreu zunächst durch Bereitstellung eines entsprechenden Hydrokolloids die Viskosität der flüssigen Phase zur Befeuchtung des Trägermaterials erhöht werden kann, um das Absorptionsverfahren zu verlangsamen. Diese langsamere Absorption gewährleistet ein ausreichend langes Zeitfenster für ein erfolgreiches industrielles Beschichtungsverfahren. Zusätzlich erhöht die Klebrigkeit der Hydrokolloide die Festigkeit der Bindung zwischen dem Trägermaterial und dem Tonmineral sowie der Tonmineralpartikel untereinander. Des weiteren wurde überraschend festgestellt, dass bei Einsatz nicht-ionischer Hydrokolloide, wie beispielsweise Guargummi oder Taragummi, diese Hydrokolloide keine Reaktion gegenüber erhöhten Salzgehalten im Urin des Tieres zeigen, was eine gute Verklumpungsleistung gewährleistet. Schließlich wurde ebenfalls überraschend festgestellt, dass bei bevorzugtem Einsatz chemisch modifizierter nicht-ionischer Hydrokolloide eine bessere Resistenz gegenüber einem bakteriellen und/oder enzymatischen Abbau gefunden wird. Ein Beispiel eines chemisch modifizierten nicht-ionischen Hydrokolloids ist Hydroxypropyl-Guargummi (HPG). Werden sowohl nicht-ionische als auch chemisch-modifizierte nicht-ionische Hydrokolloide eingesetzt, werden die besten Ergebnisse erhalten.
Der erfindungsgemäßen Tierstreu können gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe beigegeben werden, wie beispielsweise Farbstoffe oder geruchshemmende Stoffe.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Tierstreu und des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand von Beispielen. Unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnung, in der
1 die Klumpfähigkeit von Katzenstreu bei Einsatz eines anionischen Hydrokolloids über eine bestimmte Zeitdauer zeigt;
2 die Klumpfähigkeit von nicht-ionischem Hydrokolloid, das heißt die Härte und den prozentualen Anteil defekter Klumpen, in Bezug auf die Zeit zeigt; und
3 die Klumpfähigkeit von nicht-ionischem, chemisch modifiziertem Hydrokolloid zeigt, das heißt die Härte und den prozentualen Anteil an defekten Klumpen, in Bezug auf die Zeit zeigt.
Herstellungsverfahren für Beispiele 1 bis 5:
Zunächst wurde die Hydrokolloidlösung in einem Mischbehälter angemischt und Calciumsilikathydrat-Granulat mit einem Durchmesser von kleiner als 5,0 mm in einem Rotations-Intensivmischer vorgelegt. Dann wurde die Hydrokolloidlösung zum Granulat bei laufendem Mischer zugefügt, die Mischung 30 Sekunden homogenisiert, dann Bentonitpulver zugegeben und weitere 90 Sekunden zum Coaten vermischt. Anschließend wurde der Mischer entleert und das erhaltene Produkt auf 3% Restfeuchte, z. B. in einem Fließbetttrockner, getrocknet.
Die Bewertung der Klumpstabilität erfolgte subjektiv innerhalb einer Testgruppe von Katzenbesitzern (Angestellte der Anmelderin) über eine Dauer von 7 bis 14 Tagen anhand einer 10er-Skala (1 = sehr schlecht bis 10 = sehr gut) bzw. nach dem Schulnotensystem (1 = sehr gut bis 6 = ungenügend).
Vergleichsbeispiel 1 (kein Hydrokolloid)
Innerhalb der Homogenisierungszeit von 30 Sekunden war die Granulatoberfläche bereits so stark abgetrocknet, dass es zu keiner nennenswerten Bentonitanhaftung kam.
Vergleichsbeispiel 2 (Bentoniteinsatz zur Viskositätserhöhung)
Anstelle einer organischen Hydrokolloid-Lösung wurde eine 18%ige Bentonitslurry als Flüssigphase zugegeben. Es wurde ein gutes Coatingergebnis nach dem Mischen erzielt, das Coating wurde jedoch durch die mechanische Belastung im Trockner nahezu vollständig abgelöst.
Vergleichsbeispiel 3 (anionisches Hydrokolloid, Carboxymethylcellulose (CMC))
Als Flüssigphase wurde eine 2%ige Lösung eines anionischen Hydrokolloids in Wasser eingesetzt. Es wurde ein gutes Coatingergebnis sowohl nach dem Vermischen als auch nach dem Trocknen erzielt. Laboruntersuchungen mit Wasser als Katzenurin-Ersatz zeigten eine gute Klumpfähigkeit. Im Versuch mit Katzen zeigte sich hingegen ein sehr schlechtes Klumpverhalten (dargestellt in 1). Anschließende Tests mit einer angepassten Katzenurin-Ersatzlösung (erhöhter Salzgehalt gegenüber dem zuvor verwendeten deionisierten Wasser) bestätigen diese Ergebnisse).
Beispiel 4 (nicht-ionisches Hydrokolloid, Guargummi technischer Qualität)
Als Flüssigphase wurde eine 1%ige Lösung eines nicht-ionischen Hydrokolloids eingesetzt. Es wurde ein gutes Coatingergebnis sowohl nach dem Mischen als auch nach dem Trocknen erzielt. Laboruntersuchungen mit Katzenurin-Ersatz (Salzlösung, ca. 2%-ig) zeigten eine gute Klumpfähigkeit. Im Versuch mit Katzen zeigte sich ein befriedigend gutes Klumpverhalten (durchschnittlich 80% der Klumpen waren intakt und fest). Die Ergebnisse der Klumpfähigkeit gemäß Beispiel 4 sind in 2 gezeigt.
Gegen Ende der Testdauer (14 Tage) lies sich ein leichter Trend zu weicheren Klumpen feststellen. Dieser Trend weist auf den bakteriellen/enzymatischen Abbau des Hydrokolloids hin.
Beispiel 5 (nicht-ionisches, chemisch modifiziertes Hydrokolloid, Hydroxypropylguar (HPG))
Als Flüssigphase wurde eine 1%ige Lösung eines nichtionischen, chemisch modifizierten Hydrokolloids eingesetzt. Es wurde ein gutes Coatingergebnis sowohl nach dem Mischen als auch nach dem Trocknen erzielt. Laboruntersuchungen mit Katzenurin-Ersatz zeigten eine sehr gute Klumpfähigkeit. Im Versuch mit Katzen zeigt sich ein gutes bis sehr gutes Klumpverhalten (durchschnittlich 95% der Klumpen waren intakt und fest). Zudem lies sich kein deutlicher Trend zu abnehmender Klumpfähigkeit mit zunehmender Testdauer feststellen. Die Ergebnisse sind in 3 gezeigt.
Die in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Tierstreu umfassend ein poröses Trägermaterial, das mit einem Tonmineral überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Trägermaterial und dem Tonmineral eine Schicht eines nicht-ionischen Hydrokolloids vorhanden ist.
Tierstreu nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial Calciumsilikat, Porenbeton, Sepiolith, Attapulgit, Zeolith und/oder Perlit, bevorzugt Calciumsilikat umfasst.
Tierstreu nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial als Granulat oder Pulver vorliegt.
Tierstreu nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tonmineral aus der Gruppe der Dreischicht-Tonminerale ausgewählt ist, vorzugsweise Bentonit umfasst.
Tierstreu nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-ionische Hydrokolloid ausgewählt ist aus der Gruppe der Pflanzengummen, vorzugsweise Guar-Gummi, Taragummi, Johannisbrotkernmehl, Carubengummi oder Mischungen derselben.
Tierstreu nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-ionische Hydrokolloid ein chemisch modifiziertes Hydrokolloid ist.
Tierstreu nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das chemisch modifizierte Hydrokolloid ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hydroxylpropylguargummi, Hydroxymethylguargummi, Hydroxyethylguargummi oder Hydroxybutylguargummi.
Tierstreu nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. die Hydrokolloid(e) in einer Gesamtmenge von 0,1 bis 2,0 Gew.-% im Tierstreu, bezogen auf die Tierstreugesamtmenge, vorhanden ist bzw. sind.
Tierstreu nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tierstreu 50 bis 75, bevorzugt 60–65 Gewichtsteile des Trägermaterials und/oder 25 bis 50, bevorzugt 30–35 Gewichtsteile des Tonminerals, jeweils bezogen auf die Tierstreugesamtmenge, umfasst.
Tierstreu nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial ein Granulat mit Teilchengrößen von unter 10,0 mm, bevorzugt unter 5,0 mm ist.
Tierstreu nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tonmineral in einer Schichtdicke von 0,1 bis 2,0 mm auf das Trägermaterial aufgetragen ist.
Verfahren zur Herstellung von Tierstreu nach Anspruch 1, welches die Schritte umfasst: (i) Anfeuchten von Trägermaterial mit einer wässrigen Lösung, die nichtionisches Hydrokolloid enthält; (ii) Vermischen des angefeuchteten Trägermaterials mit Tonmineral; und (iii) Trocknen der erhaltenen Mischung.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung in Schritt (i) 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent an Hydrokolloid(en) bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Lösung, enthält.