DE19929257A1 - Polymerbeschichtete, granulierte enzymhaltige Futtermittelzusätze und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Polymerbeschichtete, granulierte enzymhaltige Futtermittelzusätze und Verfahren zu deren HerstellungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines polymerbeschichteten, granulierten, enzymhaltigen Futtermittelzusatzes, die auf diese Weise erhältlichen polymerbeschichteten Futtermittelzusätze sowie pelletierte Futtermittelzusammensetzungen, welche unter Verwendung der polymerbeschichteten Zusätze hergestellt werden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige Verfahren zur Her
stellung polymerbeschichteter, granulierter, enzymhaltiger Fut
termittelzusätze, die auf diese Weise hergestellten polymerbe
schichteten Granulate, sowie pelletierte Futtermittelzusammenset
zungen, welche unter Verwendung der polymerbeschichteten Granu
late erhältlich sind.
Es ist allgemein üblich, Tierfutter Enzyme zuzugeben, um eine
bessere Futterverwertung zu gewährleisten. Außerdem ist es gän
gige Praxis, Tierfutter in pelletierter Form zu verfüttern, da
eine Pelletierung nicht nur die Futteraufnahme erleichtert, son
dern auch die Handhabung des Futters verbessert. Darüber hinaus
hat sich gezeigt, dass bestimmte Futterbestandteile durch Pelle-
tierung besser verdaut werden und dem Futter zugesetzte Inhalts
stoffe, wie z. B. Vitamine, Enzyme, Spurenelemente, in der Fut
termischung besser eingeschlossen werden können.
Zur Verbesserung der Haltbarkeit solcher Futterpräparate ist au
ßerdem eine Hitzebehandlung von Vorteil. Eine Hitzebehandlung er
folgt auch im Rahmen des für die Konditionierung erforderlichen
Pelletierens, bei dem das Futter mit Dampf versetzt und dadurch
erhitzt und befeuchtet wird. Beim eigentlichen Pelletierschritt
wird das Futter durch eine Matrize (Lochplatte) gedrückt. Andere
in der Futtermittelindustrie zum Einsatz kommende Prozesse sind
das Extrudieren und Expandieren. Die Hitzeeinwirkung bei all die
sen Prozessen stellt insbesondere dann ein Problem dar, wenn En
zyme, die in der Regel thermisch instabil sind, in der Zusammen
setzung enthalten sind. Es wurden daher verschiedene Anstrengun
gen unternommen, die thermische Stabilität und insbesondere die
Pelletierstabilität enzymhaltiger Futtermittelzusammensetzungen
zu verbessern.
In der EP-A-0 257 996 wird beispielsweise vorgeschlagen, Enzyme
für Futtermischungen dadurch zu stabilisieren, dass sie im Ge
misch mit einem Träger, der einen Hauptanteil an Getreidemehl
aufweist, pelletiert werden.
In der WO 92/12645 wird vorgeschlagen, Futtermittelenzyme in so
genanntes T-Granulat einzuarbeiten. Dieses T-Granulat umfasst ei
nen Anteil von 2 bis 40 Gew.-% Cellulosefasern. Dieses spezielle
Granulat wird dann in spezifischer Weise beschichtet. Die Be
schichtung umfasst einen hohen Anteil, vorzugsweise etwa 60 bis
65 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffes, wie z. B. Kaolin, Ma
gnesiumsilicat oder Calciumcarbonat. Wie aus den Ausführungsbeis
pielen der WO 92/12645 hervorgeht, ist eine einstufige Auftragung
der Beschichtung nicht möglich. Vielmehr müssen in mehreren
Schritten abwechselnd ein hochschmelzendes Fett oder Wachs und
der Füllstoff auf das T-Granulat aufgetragen werden. Die Nach
teile des in diesem Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungswegs
für eine Verbesserung der Pelletierstabilität sind evident. Zum
einen ist ein ganz spezielles Trägermaterial zwingend erforder
lich, zum anderen ist eine aufwendige mehrstufige Beschichtung
des Trägermaterials notwendig.
Mit Fett oder Wachs beschichtete Granulate weisen zudem Nachteile
auf. Trotz Trennmittel neigen diese Produkte während der Lagerung
zum Verkleben. Aufgrund der Hydrophobie der Beschichtung lösen
sich die Granulate viel schlechter auf. Es konnte gezeigt werden,
dass durch diese spezielle Beschichtungsarten die Bioverfügbar
keit der Inhaltsstoffe der Granulate verringert wird.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung neuartige pel
letierstabile Futtermittelzusätze, die oben genannte Nachteile
nicht aufweisen, und Verfahren zu deren Herstellung bereitzustel
len. Erfindungsgemäß wurde überraschenderweise festgestellt, dass
pelletierstabile Futtermittelzusätze auch unabhängig von dem aus
dem Stand der Technik bekannten T-Granulat-Träger herstellbar
sind, wenn man ein enzymhaltiges Rohgranulat mit einem füllstoff
freien organischen Polymerüberzug versieht. Überraschenderweise
konnte außerdem festgestellt werden, dass die erfindungsgemäßen
polymerbeschichteten Futtermittelzusätze eine ausgezeichnete Pel
letierstabilität besitzen, einen wirksamen Schutz vor Enzymexpo
sition bieten, die Lagerstabilität der Futtermittelzusätze und
insbesondere die Stabilität in Mineralfutter und Mineralprämix
deutlich verbessern.
Ein erster Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung eines polymerbeschichteten, granulierten, enzymhalti
gen Futtermittelzusatzes, wobei man
- 1. ein Gemisch umfassend einen futtermitteltauglichen Träger und wenigstens ein Enzym zu einem Rohgranulat verarbeitet; und
- 2. das Rohgranulat, vorzugsweise nach Trocknung, z. B. auf eine
Restfeuchte von kleiner etwa 10 Gew.-%, mit einem futtermit
teltauglichen organischen Polymer beschichtet, indem man das
Rohgranulat
- 1. in einem Wirbelbett mit einer Schmelze, einer Lösung oder einer Dispersion des organischen Polymers besprüht oder in einem Wirbelbett eine Pulverbeschichtung mit dem orga nischen Polymer durchführt; oder
- 2. in einem Mischer durch Aufschmelzen des organischen Poly mers beschichtet, oder mit einer Schmelze, einer Lösung oder einer Dispersion des organischen Polymers besprüht oder eine Pulverbeschichtung mit dem organischen Polymer durchführt;
Das Rohgranulat kann dabei auf verschiedenste Weise hergestellt
werden. Beispielsweise kann man ein Gemisch, umfassend den fut
termitteltauglichen Träger und eine Lösung wenigstens eines En
zyms durch Extrusion, Mischergranulation, Wirbelschichtgranula
tion, Telleragglomeration oder Kompaktierung in an sich bekannter
Weise zu einem Rohgranulat verarbeiten. Bevorzugt erfolgt die
Herstellung durch Mischergranulation oder Extrusion. Insbesondere
durch Extrusion wird eine homogene Korngröße, d. h. enge Korngrö
ßenverteilung des Granulats, gewährleistet. Abschließend wird das
Rohgranulat vorzugsweise getrocknet.
Außerdem kann es je nach Extrusionsprozess erforderlich sein, das
noch feuchte Rohgranulat vor Durchführung der Trocknung und Poly
merbeschichtung zu sphäronisieren, wodurch insbesondere die Bil
dung unerwünschter Staubanteile verringert wird.
Bevorzugt ist eine Herstellung des Rohgranulats im Extruder, ge
gebenenfalls gefolgt von einem Sphäronisierungsschritt. Ein der
artiger Granulierprozess umfasst im Wesentlichen folgende
Schritte:
- 1. Anmaischen der zu granulierenden Masse
- 2. Extrudierung
- 3. Sphäronisierung (optional)
- 4. Trocknung
Das Anmaischen erfolgt dabei in einem Mischer bzw. Kneter. Dazu
werden die Feststoffe (z. B. Maisstärke-Träger) mit der flüssigen
Phasen (z. B. Enzymlösung) intensiv vermischt. Wichtig für den
späteren Extrusionsschritt ist die Einstellung der richtigen Kon
sistenz; dies geschieht über die Variation der Flüssigkeitsmenge.
Da in der Regel auf eine bestimmte Enzymaktivität eingestellt
werden muss, kann die Menge an Enzymlösung nicht frei variiert
werden. Die Konsistenz wird daher durch Zusatz von Wasser oder
einer wässrigen Lösung, die gegebenenfalls einen Binder enthält,
eingestellt.
Das Extrudieren erfolgt in einem Apparat, bei dem die zu granu
lierende Masse durch eine Matrize gedrückt wird. Der Lochdurch
messer der Matrize bestimmt den Teilchendurchmesser und liegt
zwischen 0,5 und 2 mm. Die ausgeformten Stränglinge gelangen in
den anschließenden Spheronizer. Bei richtiger Konsistenz der zu
granulierenden Masse ergibt sich ein nur geringer Temperaturan
stieg beim Passieren der Matrize (bis ca. 20°C). Ist die Masse zu
trocken, ist der Temperaturanstieg und der Druckaufbau viel hö
her, was zu teilweisem Verlust an Enzymaktivität führen kann.
Geeignete Extruder werden z. B. als Domextruder oder Korbextruder
bezeichnet und unter anderem von Firmen wie Fitzpatrick oder Be
pex vertrieben.
Der Spheronizer besteht im Wesentlichen aus einer horizontal ro
tierenden Scheibe, auf der die Stränglinge durch die Zentrifugal
kraft an die Wand gedrückt werden. Die Stränglinge brechen an den
durch den Extrusionsprozess vorgegebenen Mikrokerben auf, so dass
zylinderförmige Teilchen mit einem Verhältnis von Durchmesser zu
Längen von etwa 1 : 1,3 bis 1 : 3 entstehen. Durch die Beanspruchung
im Spheronizer werden die zunächst zylinderförmigen Teilchen et
was gerundet.
Schließlich werden die Teilchen getrocknet. Dies geschieht bevorzugt
in einem Wirbelschichttrockner, in dem erwärmte Luft von unten
durch die Produktschicht geleitet wird. Die Luftmenge wird
daher so eingestellt, dass die Teilchen fluidisiert werden und
wirbeln. Durch den Wärmeübergang Luft/Teilchen wird das Wasser
verdunstet. Da enzymhaltige Produkte sehr temperaturlabil sind,
ist darauf zu achten, dass die Produkttemperatur nicht zu hoch
ansteigt, d. h. in der Regel nicht über 50°C, bevorzugt nicht
über 40 bis 45°C. Die Trocknung kann kontinuierlich und diskonti
nuierlich erfolgen.
Nach der Trocknung kann das Granulat noch mittels eines Siebes
fraktioniert werden (optional). Grob- und Feingut können gemahlen
und in den Mischer zum Anmaischen der Granuliermasse rückgeführt
werden.
Granulierung und/oder Polymerbeschichtung können im Rahmen des
erfindungsgemäßen Verfahrens kontinuierlich oder diskontinuier
lich durchgeführt werden. Granulieren und Polymerbeschichtung
können außerdem als getrennte Verfahrensschritte oder aneinander
gekoppelt durchgeführt werden.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge
mäßen Verfahrens wird das Rohgranulat in einem Wirbelbett vorge
legt, verwirbelt und mit durch Aufsprühen einer wässrigen oder
nichtwässrigen, vorzugsweise wässrigen, Lösung oder Dispersion
des organischen Polymers beschichtet. Dazu verwendet man vorzugs
weise eine möglichst hochkonzentrierte, noch sprühfähige Flüssig
keit, wie z. B. eine 10 bis 50 gew.-%ige wässrige oder nichtwäss
rige Lösung oder Dispersion wenigstens eines Polymers, das ausge
wählt ist unter
- a) Polyalkylenglykolen, insbesondere Polyethylenglykolen, mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 400 bis 15 000, wie z. B. etwa 400 bis 10 000;
- b) Polyalkylenoxid-Polymeren oder -Copolymeren, mit einem zah lenmittleren Molekulargewicht von etwa 4 000 bis 20 000, wie z. B. etwa 7 700 bis 14 600; insbesondere Blockcopolymeren von Polyoxyethylen und Polyoxypropylen;
- c) Polyvinylpyrrolidon mit einem zahlenmittleren Molekularge wicht von etwa 7 000 bis 1 000 000, wie z. B. etwa 44 000 bis 54 000;
- d) Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymeren mit einem zahlenmitt leren Molekulargewicht von etwa 30 000 bis 100 000, wie z. B. etwa 45 000 bis 70 000;
- e) Polyvinylalkohol mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 10 000 bis 200 000, wie z. B. etwa 20 000 bis 100 000; und
- f) Hydroxypropylmethylcellulose mit einem zahlenmittleren Mole kulargewicht von etwa 6 000 bis 80 000, wie z. B. etwa 12 000 bis 65 000.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante verwendet man
zur Beschichtung eine 10 bis 40 gew.-%ige, vorzugsweise etwa 20
bis 35 gew.-%ige, sprühfähige wässrige oder nichtwässrige Lösung
oder Dispersion wenigstens eines Polymers, das ausgewählt ist un
ter:
- a) Alkyl(meth)acrylat-Polymeren und -Copolymeren mit einem zah lenmittleren Molekulargewicht von etwa 100 000 bis 1 000 000; insbesondere Ethylacrylat/Methylmethacrylat-Copolymeren und Methylacrylat/Ethylacrylat-Copolymeren; und
- b) Polyvinylacetat mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 250 000 bis 700 000, ggf. stabilisiert mit Polyvi nylpyrrolidon.
Im Allgemeinen wird man wässrige Lösungen oder wässrige Disper
sionen aus folgenden Gründen bevorzugen: Es sind keine besonderen
Maßnahmen zur Aufarbeitung bzw. Rückgewinnung der Lösungsmittel
notwendig; es sind keine besonderen Maßnahmen zum Explosions
schutz erforderlich; einige Beschichtungsmaterialien werden be
vorzugt als wässrige Lösungen oder Dispersionen angeboten.
In Sonderfällen kann jedoch auch der Einsatz einer nichtwässrigen
Lösung oder Dispersion von Vorteil sein. Das Coatingmaterial löst
sich sehr gut bzw. es kann ein vorteilhaft großer Anteil des Coa
tingmaterials dispergiert werden. Auf diese Weise kann eine
Sprühflüssigkeit mit höherem Feststoffanteil versprüht werden,
was zu kürzeren Prozesszeiten führt. Die niedrigere Verdampfungs
enthalpie des nichtwässrigen Lösungsmittels führt ebenfalls zu
kürzeren Prozesszeiten.
Erfindungsgemäß brauchbare Dispersionen erhält man, indem man
obige Polymere in einer wässrigen oder nichtwässrigen, vorzugs
weise wässrigen Flüssigphase, gegebenenfalls unter Mitverwendung
eines üblichen Dispergierhilfsmittels, dispergiert. Das Aufsprü
hen einer Polymerlösung oder Dispersion wird vorzugsweise so
durchgeführt, dass man das Rohgranulat in einer Wirbelschichtap
paratur oder einem Mischer vorlegt und unter gleichzeitigem Er
wärmen der Vorlage das Sprühgut aufsprüht. Die Energiezufuhr er
folgt in der Wirbelschichtapparatur durch Kontakt mit erwärmtem
Trocknungsgas, häufig Luft, im Mischer durch Kontakt mit der be
heizten Wandung und gegebenenfalls mit beheizten Mischwerkzeugen.
Eine Vorwärmung der Lösung oder Dispersion kann dann sinnvoll
sein, wenn dadurch Sprühgut mit höherem Trockensubstanzanteil
versprüht werden kann. Im Falle der Verwendung von organischen
Flüssigphasen ist eine Lösungsmittelrückgewinnung zweckmäßig. Die
Produkttemperatur während des Coatings sollte im Bereich von etwa
35 bis 50°C liegen. Das Coating kann in der Wirbelschichtappara
tur prinzipiell im Bottom-Spray-Verfahren (Düse sitzt im Anström
boden und sprüht nach oben) oder im Top-Spray-Verfahren (Coating
wird von oben in die Wirbelschicht eingesprüht) durchgeführt wer
den.
Als Beispiele für geeignete Polyalkylenglycole a) sind zu nennen:
Polypropylenglycole und insbesondere Polyethylenglycole unter
schiedlicher Molmasse, wie z. B. PEG 4000 oder PEG 6000,
erhältlich von der BASF AG unter den Handelsnamen Lutrol E 4000
und Lutrol E 6000.
Als Beispiele für obige Polymere b) sind zu nennen: Polyethyleno
xide und Polypropylenoxide, Ethylenoxid/Propylenoxid-Mischpoly
mere sowie Blockcopolymere, aufgebaut aus Polyethylenoxid- und
Polypropylenoxidblöcken, wie z. B. Polymere, die von der BASF AG
unter der Handelsbezeichnung Lutrol F68 und Lutrol F127
erhältlich sind.
Von den Polymeren a) und b) können vorzugsweise hochkonzentrierte
Lösungen von bis zu etwa 50 Gew.-%, wie z. B. etwa 30 bis
50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, vorteilhaft
eingesetzt werden.
Als Beispiele für obige Polymere c) sind zu nennen: Polyvinylpyr
rolidone, wie sie beispielsweise von der BASF AG unter dem Han
delsnamen Kollidon oder Luviskol vertrieben werden. Von diesen
Polymeren können hochkonzentrierte Lösungen mit einem Feststof
fanteil von etwa 30 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Lösung, vorteilhaft eingesetzt werden.
Als Beispiel für oben genannte Polymere d) ist zu nennen: ein Vi
nylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymeres, welches von der BASF AG
unter der Handelsbezeichnung Kollidon VA64 vertrieben wird. Von
diesen Copolymeren können hochkonzentrierte Lösungen von etwa 30
bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, beson
ders vorteilhaft eingesetzt werden.
Als Beispiel für obige Polymere e) sind zu nennen: Produkte, wie
sie beispielsweise von der Fa. Hoechst unter der Handelsbezeich
nung Mowiol vertrieben werden. Von diesen Polymeren können Lösun
gen mit einem Feststoffanteil im Bereich von etwa 8 bis 20 Gew.-%
vorteilhaft eingesetzt werden.
Als Beispiele für geeignete Polymere f) sind zu nennen: Hydroxy
propylmethylcellulosen, wie sie z. B. vertrieben werden von Shin
Etsu unter dem Handelsnamen Pharmacoat.
Als Beispiele für oben genannte Polymere g) sind zu nennen: Al
kyl(meth)acrylat-Polymere und -Copolymere, deren Alkylgruppe 1
bis 4 Kohlenstoffatome aufweist. Als konkrete Beispiele für geei
gnete Copolymere sind zu nennen: Ethylacrylat/Methylmethacrylat-
Copolymere, welche beispielsweise unter den Handelsnamen Kolli
coat EMM 30D von der BASF AG oder unter dem Handelsnamen Eutragit
NE 30 D von der Fa. Röhm vertrieben werden; sowie Methacrylat/
Ethylacrylat-Copolymere, wie sie beispielsweise unter dem Han
delsnamen Kollicoat MAE 30DP von der BASF AG oder unter dem Han
delsnamen Eutragit 30/55 von der Fa. Röhm vertrieben werden. Der
artige Copolymere können beispielsweise als 10 bis 40 gew.-%ige
Dispersionen erfindungsgemäß verarbeitet werden.
Als Beispiele für obige Polymere h) sind zu nennen: Polyvinylace
tat-Dispersionen, welche mit Polyvinylpyrrolidon stabilisiert
sind und beispielsweise unter der Handelsbezeichnung Kollicoat
SR 30D von der BASF AG vertrieben werden (Feststoffgehalt der
Dispersion etwa 20 bis 30 Gew.-%).
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge
mäßen Verfahrens wird das Rohgranulat in einem Wirbelbett vorge
legt und pulverbeschichtet. Die Pulverbeschichtung wird vorzugs
weise mit einem Pulver eines festen Polymers durchgeführt, das
ausgewählt ist unter Hydroxypropylmethylcellulosen (HPMC) mit ei
nem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 6 000 bis 80 000;
im Gemisch mit einem Weichmacher. Für eine Pulverbeschichtung
eignen sich auch alle anderen Coatingmaterialien, die pulverför
mig vorliegen können und weder als Schmelze noch als hochkonzen
trierte Lösung (z. B. der Fall bei HPMC) aufgetragen werden kön
nen.
Die Pulverbeschichtung wird vorzugsweise so durchgeführt, dass
man das Coatingmaterial kontinuierlich dem im Wirbelbett vorge
legten Rohgranulat zudosiert. Die feinen Partikel des Coatingma
terials (Partikelgröße im Bereich von etwa 10 bis 100 µm) legen
sich an die relativ rauhe Oberfläche des Rohgranulats. Durch Ein
sprühen einer Weichmacherlösung werden die Coatingmaterialteil
chen miteinander verklebt. Beispiele für geeignete Weichmacher
sind Polyethylenglycollösungen, Triethylcitrat, Sorbitlösungen,
Paraffinöl und dergleichen. Zur Entfernung des Lösungsmittels er
folgt die Beschichtung unter leichtem Erwärmen. Die Produkttempe
ratur liegt dabei bei weniger als etwa 60°C, wie z. B. bei etwa
40 bis 50°C.
Prinzipiell kann die Pulverbeschichtung auch in einem Mischer
durchgeführt werden. In diesem Fall wird das Pulvergemisch zudo
siert und ebenfalls mit einer Düse der Weichmacher eingedüst. Die
Trocknung erfolgt durch Zuführung von Energie über die Wand des
Mischers und gegebenenfalls über die Rührwerkzeuge. Auch hier
sind wie bei der Beschichtung und Trocknung im Wirbelbett nie
drige Produkttemperaturen einzuhalten.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge
mäßen Verfahrens erfolgt die Beschichtung des in einem Wirbelbett
oder Mischer vorgelegten Rohgranulats mittels einer Schmelze we
nigstens eines Polymers, das ausgewählt ist unter
- a) Polyalkylenglykolen, insbesondere Polyethylenglykolen, mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 1 000 bis 15 000, wie z. B. etwa 1 000 bis 15 000; und
- b) Polyalkylenoxid-Polymeren oder -Copolymeren, mit einem zah lenmittleren Molekulargewicht von etwa 4 000 bis 20 000, ins besondere Blockcopolymeren von Polyoxyethylen und Polyoxypro pylen.
Das Schmelzcoating in einer Wirbelschicht wird vorzugsweise so
durchgeführt, dass man das zu coatende Granulat in der Wirbel
schichtapparatur vorlegt. Das Coatingmaterial wird in einem ex
ternen Reservoir aufgeschmolzen und beispielsweise über eine be
heizbare Leitung zur Sprühdüse gepumpt. Eine Erwärmung des Düsen
gases ist zweckmäßig. Sprührate und Eintrittstemperatur der
Schmelze müssen so eingestellt werden, dass das Coatingmaterial
noch gut auf der Oberfläche des Granulats verläuft und dieses
gleichmäßig überzieht. Eine Vorwärmung des Granulats vor Einsprü
hung der Schmelzen ist möglich. Bei Coatingmaterialien mit hohem
Schmelzpunkt muss beachtet werden, dass die Produkttemperatur
nicht zu hoch eingestellt wird, um den Verlust an Enzymaktivität
zu minimieren. Die Produkttemperatur sollte im Bereich von etwa
35 bis 50°C liegen. Auch das Schmelzcoating kann im Prinzip nach
dem Bottom-Spray-Verfahren oder nach dem Top-Spray-Verfahren
durchgeführt werden. Das Schmelzcoating in einem Mischer kann auf
zwei verschiedene Weisen durchgeführt werden. Entweder legt man
das zu coatende Granulat in einem geeigneten Mischer vor und
sprüht eine Schmelze des Goatingmaterials in den Mischer ein.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, das in fester Form vorlie
gende Coatingmaterial mit dem Produkt zu vermischen. Durch Zufüh
rung von Energie über die Behälterwand oder über die Mischwerk
zeuge wird das Coatingmaterial aufgeschmolzen und überzieht so
das Rohgranulat. Je nach Bedarf kann von Zeit zu Zeit etwas
Trennmittel zugegeben werden. Geeignete Trennmittel sind bei
spielsweise Kieselsäure, Talkum, Stearate und Tricalciumphosphat.
Der zur Beschichtung verwendeten Polymerlösung, -dispersion oder
-schmelze können gegebenenfalls weitere Zusätze, wie z. B. mikro
kistalline Cellulose, Talkum und Kaolin, zugesetzt werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft granulierte, poly
merbeschichtete Futtermittelzusätze, umfassend eine feste granu
lierte Mischung aus einem futtermitteltauglichen Träger und we
nigstens einem Enzym, beschichtet mit einem futtermitteltaugli
chen organischen Polymer, ausgewählt unter den oben beschriebenen
Polymeren a) bis g).
Die erfindungsgemäßen Futtermittelzusätze besitzen vorzugsweise
eine maximalen Korngröße von etwa 0,4 bis 2 mm, insbesondere von
etwa 0,5 bis 1 mm.
Der Gewichtsanteil des Polymer-Coatings am Gesamtgewicht des be
schichteten Futtermittelzusatzes liegt im Bereich von etwa 3 bis
25 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamt
gewicht des fertigen Futtermittelzusatzes. Der Restfeuchtegehalt
des polymerbeschichteten Futtermittelzusatzes wird in erster Li
nie von der Hygroskopizität des Polymermaterials bestimmt. Im
Allgemeinen liegt der Restfeuchtegehalt im Bereich von etwa 1 bis
10 Gew.-%, wie z. B. 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtge
wicht der beschichteten Granulate.
Der Enzymanteil am Gesamtgewicht des beschichteten Granulats
liegt bei etwa 5 bis 30 Gew.-%.
Die erfindungsgemäßen Futtermittelzusätze enthalten wenigstens
ein Enzym, das ausgewählt ist unter Oxidoreduktasen, Transfera
sen, Lyasen, Isomerasen, Ligasen und Hydrolasen.
Beispiele für Hydrolasen, d. h. Enzyme, welche eine hydrolytische
Spaltung von chemischen Bindungen bewirken, sind Esterasen, Gly
cosidasen, Etherhydrolasen, Proteasen, Amidasen, Aminidasen, Ni
trilasen und Phosphatasen. Glycosidasen umfassen sowohl Endo- als
auch Exo-Glucosidasen, die sowohl α- als auch β-glycosidische
Bindungen spalten. Typische Beispiele hierfür sind Amylasen, Mal
tasen, Zellulasen, Endo-Xylanasen, β-Glucanasen, Mannanasen, Ly
sozyme, Galaktosidasen, β-Glucuronidasen und dergleichen. Bevor
zugt sind insbesondere Nichtstärkepolysaccharid-spaltende Enzyme,
wie z. B. Amylase, Glucanase, und Xylanase, sowie Phosphatasen,
wie insbesondere Phytase. Besonders bevorzugte Futtermittelzu
sätze enthalten 1 × 104 bis 1 × 105 U Phytase pro Gramm Gesamtge
wicht des Futtermittelzusatzes. 1 U Phytase ist dabei definiert
als die Freisetzung von 1 Mikromol anorganischem Phosphat pro Mi
nute aus einem Überschuß an Phytat.
Als futtermitteltaugliche Trägermaterialien können übliche inerte
Träger verwendet werden. Ein "inerter" Träger darf keine negati
ven Wechselwirkungen mit dem (den) Enzym(en) des erfindungsgemä
ßen Futterzusatzes zeigen, wie z. B. eine irreversible Inhibie
rung der Enzymaktivität bewirken, und muss für die Verwendung als
Hilfsstoff in Futtermittelzusätzen unbedenklich sein. Als Bei
spiele für geeignete Trägermaterialien sind zu nennen: niedermo
lekulare anorganische oder organische Verbindungen sowie höher
molekulare organische Verbindungen natürlichen oder synthetischen
Ursprungs. Beispiele für geeignete niedermolekulare anorganische
Träger sind Salze, wie Natriumchlorid, Calciumcarbonat, Natrium
sulfat und Magnesiumsulfat. Beispiele für geeignete organische
Träger sind insbesondere Zucker, wie z. B. Glucose, Fructose,
Saccharose sowie Dextrine und Stärkeprodukte. Als Beispiele für
höhermolekulare organische Träger sind zu nennen: Stärke- und
Cellulosepräparate, wie insbesondere Maisstärke, oder Getreide
mehle, wie z. B. Weizen-, Roggen-, Gersten- und Hafermehl oder
Gemische davon. Das Trägermaterial ist in dem polymerbeschichte
ten Granulat, bezogen auf Trockenbasis, in einem Anteil von etwa
10 bis 85 Gew.-%, vorzugsweise etwa 50 bis 85 Gew.-%, enthalten.
Neben Enzym und Trägermaterial können weitere Zusätze im Granulat
enthalten sein, wie z. B. als Enzymstabilisatoren wirkende anor
ganische Salze mit zweiwertigen Kationen, wie beispielsweise
Zinksulfat, Magnesiumsulfat und Calciumsulfat in einem Anteil von
etwa 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,5 bis 5 Gew.-%. Au
ßerdem können im Granulat weitere ernährungsrelevante Zusätze,
wie z. B. Vitamine (beispielsweise Vitamine A, B1, B2, B6, B12, D3,
E, K3 und dergleichen) oder Spurenelemente (wie z. B. Mangan, Ei
sen, Kupfer, Zink, Iod, Selen in Form geeigneter Salze), vorlie
gen. Der Gesamtanteil solcher Zusätze kann beispielsweise im Be
reich von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des be
schichteten Granulats, liegen.
Sollten die Klebeeigenschaften des eingesetzten Enzyms nicht aus
reichen, um ein mechanisch stabiles Rohgranulat zu erzeugen, so
ist die Verwendung von Bindemitteln als zusätzliche Granulier
hilfsmittel von Vorteil. Als Beispiele für geeignete Bindemittel
sind zu nennen: Lösungen von Kohlehydraten, wie z. B. Glucose,
Saccharose, Dextrine und dergleichen, Zuckeralkohole, wie z. B.
Mannit, oder Polymerlösungen, wie beispielsweise Lösungen von Hy
droxypropylmethylcellulose (HPMC), Polyvinylpyrrolidon (PVP),
ethoxilierte Cellulose (EC), Ethylcellulose oder Propylcellulose.
Der Bindemittelanteil, bezogen auf das Trockengewicht des be
schichteten Granulats, liegt beispielsweise im Bereich von etwa 0
bis 20 Gew.-%, wie z. B. 1 bis 6 Gew.-%, je nach Art und Klebeei
genschaften des verwendeten Bindemittels.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft pelletierte Fut
termittelzusammensetzungen, welche neben üblichen Bestandteilen
wenigstens einen Futtermittelzusatz gemäß obiger Definition als
Beimischung enthalten.
Schließlich betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines Fut
termittelzusatzes nach obiger Definition zur Herstellung von pel
letierten Futtermittelzusammensetzungen.
Zur Herstellung der pelletierten Futtermittelzusammensetzungen
werden die erfindungsgemäß hergestellten beschichteten Enzymgra
nulate mit üblichem Tierfutter (wie z. B. Schweinemastfutter)
vermischt. Der Enzymgranulatanteil wird so gewählt, dass der En
zymgehalt z. B. im Bereich von 10 bis 1.000 ppm liegt. Anschlie
ßend wird das Futter mit Hilfe einer geeigneten Pelletpresse pel
letiert. Dazu wird das Futtergemisch üblicherweise durch Dampf
einleitung konditioniert und anschließend durch eine Matrize ge
presst. Je nach Matrize können so Pellets von etwa 2 bis 12 mm
Durchmesser hergestellt werden. Die höchste Prozesstemperatur
tritt dabei beim Pressen des Gemisches durch die Matrize auf.
Hier können Temperaturen im Bereich von etwa 60 bis 100 oc er
reicht werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun an Hand der folgenden nicht
limitierenden Beispiele und der beiliegenden Figuren näher
erläutert.
In Fig. 1 ist schematisch eine Wirbelbetttrockner-Anlage zur
diskontinuierlichen Herstellung eines polymerbeschichteten Granu
lats gezeigt. In einen Wirbelbetttrockner 1, versehen mit einem
Innenfilter 2 und einem Lochboden 3, wird von unten mit Hilfe des
Gebläses 5 Luft L, die durch die Heizung 6 vorgewärmt wurde, ein
geleitet. Über die Produktaufgabe 4 wird eine Füllung sphärvni
siertes, getrocknetes Rohgranulat T zu Beginn des Prozesses in
den Wirbelbetttrockner 1 vorgelegt und durch die vorgewärmte Luft
verwirbelt. Auf das so gebildete Wirbelbett wird Polymerlösung E
über die Sprühvorrichtung 7 mit Hilfe von Druckluft D in den Wir
belbetttrockner oberhalb des Wirbelbettes eingesprüht. Sobald die
gewünschte Menge eingesprüht ist, wird die Zufuhr von Polymerlö
sung E unterbrochen, das Rohprodukt gegebenenfalls im Wirbelbett
nachgetrocknet und über den Produktaustrag 9 aus dem Wirbelbett
trockner 1 in die Siebvorrichtung 10 geleitet, wo es in Grobgut G
und Produkt P mit der gewünschten Korngröße aufgetrennt wird. Die
Prozessabluft A wird nach Durchtritt durch den Innenfilter 2 über
die Ableitung 8 zum Abluftfilter 11 geleitet, dort von Feinsttei
len befreit, welche im Behälter 12 gesammelt werden, und wird
über das Gebläse 13 aus der Anlage entfernt.
Fig. 2 zeigt schematisch eine diskontinuierliche Mischvorrich
tung zur Herstellung polymerbeschichteter Granulate. In einen Mi
scher 21, der mit einem Heizmantel 22 und einem über den Motor M
angetriebenen Rührwerk 23 versehen ist, wird über die Produktauf
gabe 24 Rohgranulat T sowie festes Coatingmaterial C gleichzeitig
oder zeitlich versetzt eingeleitet. Mit Hilfe des Heizmantels 22
wird der Mischer soweit erwärmt, dass das Coatingmaterial
schmilzt und auf dem Granulat eine gleichmäßige Beschichtung aus
bildet. Nach Ausbildung der Polymerbeschichtung wird durch Ver
ringerung der Heizleistung die Temperatur im Mischer so weit ver
ringert, dass die Polymerbeschichtung verfestigt. Anschließend
wird das Rohprodukt über den Produktaustrag 25 zum Sieb 26 gelei
tet, wo es in Grobgut G und Produkt P mit der gewünschten Korn
größe aufgetrennt wird.
Bei dem zu coatenden Produkt handelte es sich um ein phytasehal
tiges Granulat mit einem Restfeuchtegehalt von 6 bis 7% und ei
ner Aktivität von ca. 6500 U/g. Die Granulate hatten eine Korn
größe von maximal 850 µm und eine mittlere Partikelgröße von
550 µm (Siebanalyse).
Als Coatingmaterial wurde Polyvinylalkohol (PVA) der Fa. Hoechst
(Charge-Nr. 601 B4 1153; Handelsname Mowiol 8/88) mit einem Rest
feuchtegehalt von < 1% verwendet. Für die Versuchsdurchführung
wurde ein Laborwirbelbett Aeromat Typ MP-1 der Fa. Niro-Aeromatic
verwendet. Als Vorlagegefäß wurde ein Kunststoffkonus mit einem
Anströmboden-Durchmesser von 170 mm und ein Lochboden mit 12%
freier Fläche eingesetzt.
Das im Wirbelbett vorgelegte Enzymgranulat (700 g) wurde unter
Wirbeln mit einer Zulufttemperatur von 45 bis 55°C und Zuluft
menge von 50 m3/h auf 45°C Produkttemperatur erwärmt. Der Polyvi
nylalkohol (78 g) wurde in einem Becherglas bei Raumtemperatur
unter Rühren in VE-Wasser (702 g) gelöst. Da als Lösung auf
gesprühter Polyvinylalkohol starke Verklebungseigenschaften
zeigt, wurde Talkum eingeschlemmt (15,6 g entsprechend 20%, be
zogen auf PVA), um diese Eigenschaft zu verringern. Die so erhal
tene Talkum-Dispersion wurde auf einem Magnetrührer 30 min ge
rührt, um sie zu homogenisieren und das Talkum feinst zu vertei
len, und ein Verstopfen der Düse zu vermeiden. Die Dispersion
wurde zum Versprühen auf 35°C erwärmt, um die Viskosität abzusen
ken, wodurch die Herstellung eines feineren Sprühfilms ermöglicht
wurde. Wegen der starken Filmbildung wurde die Sprührate nur auf
1-2 g/min eingestellt. Die Dispersion wurde mit einer Membran
pumpe gefördert und bei 1,5-2 bar Sprühdruck im Topsprayverfah
ren mittels einer Zweistoffdüse (1,2 mm) auf das Enzymgranulat
aufgesprüht. Während des Sprühens wurde die Zuluftmenge schritt
weise auf 140 m3/h erhöht, um die Wirbelung aufrecht zu erhalten.
Durch die erwärmte Zuluft wurde das Wasser der Coatinglösung ver
dunstet und der Polyvinylalkohol legte sich als Schutzhülle (Coa
ting) um die Granulatpartikel. Die Sprühdauer betrug 540 min, wo
bei die Produkttemperatur 45°C und die Zulufttemperatur 45 bis
52°C betrug. Anschließend wurde das Produkt bei 45°C Produkttem
peratur 25 min getrocknet, wobei die Zuluftmenge wieder auf 100
m3/h abgesenkt wurde, um den Abrieb der Coatinghülle möglichst ge
ring zu halten. Das Produkt wurde unter Wirbeln auf 30°C Produk
temperatur abgekühlt.
Man erhielt ein Produkt mit folgenden Kenndaten:
Restfeuchte: 4%
Phytase-Aktivität: ca. 6 000 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit relativ rauher Oberfläche, geschlossene Hülle.
Restfeuchte: 4%
Phytase-Aktivität: ca. 6 000 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit relativ rauher Oberfläche, geschlossene Hülle.
Bei dem zu coatenden Produkt handelte es sich um ein phytasehal
tiges Granulat mit einem Restfeuchtegehalt von 6 bis 7% und ei
ner Aktivität von ca. 6 500 U/g. Die Granulate hatten eine Korn
größe von maximal 850 µm und eine mittlere Partikelgröße von
570 µm (Siebanalyse).
Als Coatingmaterial wurde Polyethylenglycol 6000 der Fa. SERVA
(Lot. 09515, Restfeuchtegehalt von < 1%) verwendet. Für die Ver
suchsdurchführung wurde ein Laborwirbelbett Aeromat Typ MP-1 der
Fa. Niro-Aeromatic verwendet. Als Vorlagegefäß wurde ein Kunst
stoffkonus mit einem Anströmboden-Durchmesser von 110 mm und ein
Lochboden mit 12% freier Fläche eingesetzt.
Das im Wirbelbett vorgelegte Enzymgranulat (700 g) wurde unter
Wirbeln mit einer Zulufttemperatur von 60°C und Zuluftmenge von
30 m3/h auf 40°C Produkttemperatur erwärmt. Das Polyethylenglycol
(78.3 g) wurde in einem Becherglas bei Raumtemperatur unter Rüh
ren in VE-Wasser (77,7 g) gelöst und bei 1,5 bar Sprühdruck im
Topsprayverfahren mittels einer Zweistoffdüse (1 mm) auf das En
zymgranulat aufgesprüht. Während des Sprühens wurde die Zuluft
menge schrittweise auf 50 m3/h erhöht, um die Wirbelung aufrecht
zu erhalten. Durch die erwärmte Zuluft wird das Wasser der Coa
tinglösung verdunstet und das Polyethylenglycol legte sich als
Schutzhülle um die Granulatpartikel. Die Sprühdauer betrug
14 min. wobei die Produkttemperatur auf 40°C gehalten wurde und
die Zulufttemperatur ca. 60°C betrug. Anschließend wurde das Pro
dukt bei 40°C Produkttemperatur 60 min getrocknet, wobei die Zu
luftmenge wieder schrittweise auf 40 m3/h abgesenkt wurde, um ei
nen Abrieb der Coatinghülle möglichst gering zu halten. Das Pro
dukt wurde unter Wirbeln auf 30°C Produkttemperatur abgekühlt.
Man erhielt ein Produkt mit folgenden Kenndaten:
Restfeuchte: 4 bis 5%
Phytase-Aktivität: ca. 6 000 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit relativ glatter Oberfläche, geschlossene Hülle.
Restfeuchte: 4 bis 5%
Phytase-Aktivität: ca. 6 000 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit relativ glatter Oberfläche, geschlossene Hülle.
Bei dem zu coatenden Produkt handelte es sich um ein phytasehal
tiges Granulat mit einem Restfeuchtegehalt von 6 bis 7% und ei
ner Aktivität von ca. 6 500 U/g. Die Granulate hatten eine Korn
größe von maximal 850 µm und eine mittlere Partikelgröße von
600 µm (Siebanalyse).
Als Coatingmaterial wurde Polyethylenglycol 6000 der Fa. SERVA
(Lot. 09515, Restfeuchtegehalt von < 1%), verwendet. Für die
Versuchsdurchführung wurde ein Laborwirbelbett Aeromat Typ MP-1
der Fa. Niro-Aeromatic verwendet. Als Vorlagegefäß wurde ein
Kunststoffkonus mit einem Anströmboden-Durchmesser von 110 mm und
ein Lochboden mit 12% freier Fläche eingesetzt.
Das im Wirbelbett vorgelegte Enzymgranulat (700 g) wurde unter
Wirbeln mit einer Luftmenge von 30 m3/h auf 40°C Produkttempera
tur erwärmt. Das Polyethylenglycol (78,3 g) wurde im Becherglas
in einem Ölbad bei 120°C aufgeschmolzen und bei 2,5 bar Sprüh
druck mit beheiztem Sprühgas von 80 bis 95°C mittels einer Zwei
stoffdüse (1 mm) im Topsprayverfahren auf das Enzymgranulat auf
gesprüht. Während des Sprühens wurde das Coatingmaterial und die
Einsaugleitung auf 100 bis 120°C beheizt, um einen feinen Sprüh
nebel zu erhalten, so dass sich eine gleichmäßige Coatingschicht
um die Partikel bildet und diese geschlossen umhüllt. Die Sprüh
dauer betrug 12 min. wobei die Produkttemperatur auf 40°C gehal
ten wurde und die Zuluft 35 bis 40°C betrug. Anschließend wurde
das Produkt in 50 min unter Wirbeln bei 30 m3/h Zuluft auf 30°C
abgekühlt.
Man erhielt ein Produkt mit folgenden Kenndaten:
Restfeuchte: 4%
Phytase-Aktivität: ca. 6 000 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit glatter Oberfläche.
Restfeuchte: 4%
Phytase-Aktivität: ca. 6 000 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit glatter Oberfläche.
Bei dem zu coatenden Produkt handelte es sich um ein phytasehal
tiges Granulat mit einem Restfeuchtegehalt von 6 bis 7% und ei
ner Aktivität von ca. 6 500 U/g. Die Granulate hatten eine Korn
größe von maximal 850 µm und eine mittlere Partikelgröße von
600 µm (Siebanalyse).
Als Coatingmaterial wurde Lutrol F68 (Polyoxyethylen-Polyoxypro
pylen Blockpolymer, BASF Lot. 70-0243, mit einem Restfeuchtege
halt von < 1%) verwendet. Für die Versuchsdurchführung wurde ein
Wirbelbett Typ GPCG5 mit einem Behältervolumen von 20 l mit einer
Zweistoffdüse (1,5 mm) und als Einsatz ein Boden-Typ PZ 100 µm
verwendet.
Das im Wirbelbett vorgelegte Enzymgranulat (5 kg) wurde unter
Wirbeln mit einer Luftmenge von 30 m3/h auf 43°C Produkttempera
tur erwärmt. Das Lutrol F68 (1 kg) wurde als Schmelze (120°C) mit
beheiztem Sprühgas von 100°C und 3 bar auf das Enzymgranulat auf
gesprüht. Während des Sprühprozesses wurde die Luftmenge auf
50 m3/h erhöht, um die Wirbelschichthöhe zu halten. Die Sprühdauer
betrug 64 min. wobei die Produkttemperatur 43 bis 48°C und die
Zulufttemperatur 44 bis 45°C betrug. Anschließend wurde das Pro
dukt unter Wirbeln bei 45 m3/h Zuluft auf 26°C abgekühlt.
Man erhielt ein Produkt mit folgenden Kenndaten:
Restfeuchte: 5-7%
Phytase-Aktivität: ca. 5 400 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit glatter, tropfenartiger Oberfläche
Restfeuchte: 5-7%
Phytase-Aktivität: ca. 5 400 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit glatter, tropfenartiger Oberfläche
Bei dem zu coatenden Produkt handelte es sich um phytasehaltiges
Granulat mit einem Restfeuchtegehalt von 6 bis 7% und einer Ak
tivität von ca. 6 500 U/g. Die Granulate hatten eine Korngröße
von maximal 850 µm und eine mittlere Partikelgröße von 700 µm
(Siebanalyse).
Als Coatingmaterial wurde Fett (gehärteter Rindertalg der Fa.
Henkel, EDENOR NHTI-G CAS-NR. 67.701-27-3, mit einem Restfeuchte
gehalt von < 1%)verwendet. Für die Versuchsdurchführung wurde
ein Laborwirbelbett Aeromat Typ MP-1 der Fa. Niro-Aeromatic ver
wendet. Als Vorlagegefäß wurde ein Metallkonus mit einem Anström
boden-Durchmesser von 110 mm und ein Lochboden mit 12% freier
Fläche eingesetzt.
Das im Wirbelbett vorgelegte Enzymgranulat (750 g) wurde unter
Wirbeln mit einer Luftmenge von 50 m3/h auf 45°C Produkttempera
tur erwärmt. Das Fett (321 g) wurde im Becherglas in einem Ölbad
bei 100°C aufgeschmolzen und bei 3 bar Sprühdruck mit beheiztem
Sprühgas von 85-90°C durch Unterdruckeinsaugung über eine be
heizte Leitung im Topsprayverfahren mit einer 1 mm Zweistoffdüse
auf das Enzymgranulat aufgesprüht. Während des Sprühens wird das
Coatingmaterial und die Einsaugleitung auf 100 bis 120°C beheizt,
um einen feinen Sprühnebel zu erhalten, damit sich eine gleichmä
ßige Coatingschicht um die Partikel bildet und diese geschlossen
umhüllt. Während des Sprühprozesses wurde die Luftmenge auf
60 m3/h erhöht, um die Wirbelschichthöhe zu halten. Die Sprühdauer
betrug 15 min. wobei die Produkttemperatur 45 bis 48°C und die
Zulufttemperatur ca. 45°C betrug. Anschließend wurde das Produkt
unter Wirbeln bei 50 m3/h Zuluft auf 30°C abgekühlt.
Man erhielt ein Produkt mit folgenden Kenndaten:
Restfeuchte: 6-8%
Phytase-Aktivität: ca. 5 500 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit glatter Oberfläche, geschlossene Hülle.
Restfeuchte: 6-8%
Phytase-Aktivität: ca. 5 500 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit glatter Oberfläche, geschlossene Hülle.
Bei dem zu coatenden Produkt handelte es sich um ein phytasehal
tiges Granulat mit einem Restfeuchtegehalt von 6 bis 7% und ei
ner Aktivität von ca. 6 500 U/g. Die Granulate hatten eine Korn
größe von maximal 850 µm und eine mittlere Partikelgröße von 570
µm (Siebanalyse).
Als Coatingmaterial wurde eine Polyvinylacetat-Dispersion, stabi
lisiert mit Polyvinylpyrrolidon (Kollicoat SR 30D, BASF Prod. Nr.
201076, Lot. 18-0847 mit einem Feststoffgehalt von 30%) ver
wendet. Als Coatingzusatz wurde Mikrokristalline Cellulose AVICEL
pH 105 Lot. 00587 der Fa. SERVA eingesetzt. Für die Versuchs
durchführung wurde ein Laborwirbelbett Aeromat Typ MP-1 der Fa.
Niro-Aeromatic verwendet. Als Vorlagegefäß wurde ein Kunststoff
konus mit einem Anströmboden-Durchmesser von 170 mm und ein Loch
boden mit 16% freier Fläche eingesetzt.
Das im Wirbelbett vorgelegte Enzymgranulat (700 g) wurde bei
Raumtemperatur mit einer Zuluftmenge von 35 m3/h gewirbelt. Es
wurde eine Dispersion aus AVICEL pH 105 (97,9 g) und VE-Wasser
(310 g) unter 30-minütigem Rühren bei Raumtemperatur in einem Be
cherglas hergestellt und diese in die Kollicoat-Dispersion
(467 g) eingerührt. Dieses Dispersionsgemisch wurde mit einer
Zweistoffdüse (1,2 mm) bei einer Zulufttemperatur von 35°C, Zu
luftmenge von 45 m3/h, bei 1,5 bar durch Förderung mit einer Mem
branpumpe auf das Enzymgranulat aufgesprüht. Die Produkttempera
tur betrugt während des Sprühens 17 bis 20°C. Die Dispersion
wurde im Topsprayverfahren auf das Enzymgranulat aufgesprüht. Da
bei verdunstet das Wasser der Coatinglösung und die Kollicoatpar
tikel umhüllen die Granulatteilchen und verkleben auf deren Ober
fläche (Coating). Um die starken Verklebungseigenschaften (Film
bildung) von Kollicoat zu mildern, wurde Mikrokristalline Cellu
lose zugesetzt. Während des Sprühens wurde die Zuluftmenge
schrittweise auf 65 m3/h erhöht, um die Wirbelung aufrecht zu er
halten. Die Sprühdauer betrug 43 min. Anschließend wurde das Pro
dukt bei 20 bis 26 W Produkttemperatur 80 min getrocknet, wobei
die Zuluftmenge auf 55 m3/h abgesenkt wurde, um ein Abrieb der
Coatinghülle möglichst gering zu halten.
Man erhielt ein Produkt mit folgenden Kenndaten:
Restfeuchte: 7%
Phytase-Aktivität: ca. 4 700 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit glatter Oberfläche, geschlossene Hülle.
Restfeuchte: 7%
Phytase-Aktivität: ca. 4 700 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit glatter Oberfläche, geschlossene Hülle.
Bei dem zu coatenden Produkt handelte es sich um ein phytasehal
tiges Granulat mit einem Restfeuchtegehalt von 6 bis 7% und ei
ner Aktivität von ca. 6 500 U/g. Die Granulate hatten eine Korn
größe von maximal 850 µm und eine mittlere Partikelgröße von ca.
600 µm (Siebanalyse). Als Coatingmaterial wurde Polyethylenglycol
6000 der Fa. SERVA (Lot. 09515 mit einem Restfeuchtegehalt von
< 1%) verwendet. Für die Versuchsdurchführung wurde ein Lödige
mischer Typ M 5 R mit Pflugscharen und 5 l Fassungsvermögen ver
wendet.
Das im Mischer vorgelegte Enzymgranulat (700 g) wurde unter Mi
schen von 170 U/min auf 56°C temperiert. Anschließend wurde ein
Teil der 100°C heißen Polyethylenglycolschmelze dazugegeben, bis
das Produkt anfing zu verkleben. Durch Kühlen über die Behälter
wand wurde die Produkttemperatur bei 50 bis 54°C gehalten, bis
die Masse homogen war. Ab 50°C zerfielen die Verklebungen wieder
und die restliche Schmelze (Gesamtmenge 233 g) wurde zugegeben.
Beim langsamen Abkühlen des Produktes erstarrte das Polyethylen
glycol und umschloss die Partikel vollständig. Das gecoatete Pro
dukt wurde bei 48 bis 46°C 5 Minuten bei 220 U/min nachgemischt
und dann bei gleicher Rührgeschwindigkeit auf 36°C abgekühlt.
Man erhielt ein Produkt mit folgenden Kenndaten:
Restfeuchte: 2 bis 3%
Phytase-Aktivität: ca. 5 000 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit glatter Oberfläche
Restfeuchte: 2 bis 3%
Phytase-Aktivität: ca. 5 000 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit glatter Oberfläche
Bei dem zu coatenden Produkt handelte es sich um ein phytasehal
tiges Granulat mit einem Restfeuchtegehalt von 6 bis 8% und ei
ner Aktivität von ca. 6 500 U/g. Die Granulate hatten eine Korn
größe von maximal 850 µm und eine mittlere Partikelgröße von
600 µm (Siebanalyse)
Als Coatingmaterial wurde Fett (gehärteter Rindertalg der Fa.
Henkel, EDENOR HTI-G CAS-NR. 67.701-03-5 mit einem Restfeuchtege
halt von < 1%) verwendet. Für die Versuchsdurchführung wurde ein
Lödigemischer Typ M 5 R mit Pflugscharen und 5 l Fassungsvermögen
verwendet.
Das im Mischer vorgelegte Enzymgranulat (700 g) wurde mit dem
Fett (175 g) unter Mischen bei 170 U/min auf 55°C temperiert. Das
Fett begann bei 51°C zu schmelzen und legte sich als Film um die
Granulate. Ab 55°C begann das Produkt zu verkleben. Durch Kühlen
über die Behälterwand wurde die Produkttemperatur langsam abge
senkt, wobei das Fett wieder erstarrte und die Partikel mit einer
Schutzhülle umschloss. Beim Erstarren des Fettes wurde die Dreh
zahl auf 220 U/min erhöht, so dass die Verklebungen zerfielen,
bevor das Produkt eine Temperatur von 36°C erreicht hatte.
Man erhielt ein Produkt mit folgenden Kenndaten:
Restfeuchte: 6 bis 8%
Phytase-Aktivität: ca. 6 200 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit sehr glatter, geschlossener Oberfläche.
Restfeuchte: 6 bis 8%
Phytase-Aktivität: ca. 6 200 U/g
Aussehen (Mikroskop): Partikel mit sehr glatter, geschlossener Oberfläche.
Zur Beurteilung der Stabilität der Futtermittelenzyme beim Pelle
tieren wurde eine Standardpelletierung festgelegt. Dazu wird zur
Verbesserung der analytischen Gehaltsbestimmungen die Dosierung
im Futter erhöht. Die Pelletierung wird so gefahren, dass stets
eine Pellettemperatur von 80 bis 85°C erreicht wird. Vom pelle
tierten Futter wird die Aktivität des Enzyms im Vergleich zur
Ausgangsaktivität bestimmt. Gegebenenfalls nach Korrektur um den
Gehalt an Enzym, der nativ vorhanden ist, kann die Retention be
rechnet werden. Zur Kontrolle wird stets eine "Standardprobe"
mitpelletiert und entsprechend analysiert.
Die Analysenmethode für Phytase ist in verschiedenen Veröffentli
chungen beschrieben: Simple and Rapid Determination of Phytase
Activity, Engelen et al., Journal of AOAC International, Vol. 77,
No. 3, 1994; Phytase Activity, General Tests and Assays, Food
Chemicals Codex (FCC), IV, 1996, p. 808-810; Bestimmung der Phy
taseaktivität in Enzymstandardmaterialien und Enzympräparaten
VDLUFA-Methodenbuch, Band III, 4. Erg. 1997; oder Bestimmung der
Phytaseaktivität in Futtermitteln und Vormischungen VDLUFA-Metho
denbuch, Band III, 4. Erg. 1997.
Als Futter wird stets ein "Standardfutter" mit folgender Zusam
mensetzung eingesetzt:
Mais | 20,7% |
Gerste | 40,0% |
Manjok | 10,0% |
Hafer | 13,0% |
Soja | 3,0% |
Fischmehl | 3,0% |
Weizengrießkleie | 0,84% |
Sojaöl | 0,5% |
Kalk | 1,2% |
Salze | 0,2% |
Spurenelemente | 0,06% |
Methionin | 0,05% |
Chonlinchlorid (50%) | 0,05% |
Ca-Propionat | 0,4% |
100% |
Die in obigen Beispielen hergestellten gecoateten Granulate wur
den mit obigem Standardfutter vermischt (Anteil 500 ppm), pelle
tiert und auf relative Verbesserung der Retention der Enzymakti
vität analysiert. Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle 1 zu
sammengefasst.
Retention mit Coating: 66%; Retention ohne Coating: 55,5%.
Rechnung: ((66-55,5) : 55,5).100 = 19;
Angabe in der Tabelle 1: 19/66
Rechnung: ((66-55,5) : 55,5).100 = 19;
Angabe in der Tabelle 1: 19/66
Claims (18)
1. Verfahren zur Herstellung eines polymerbeschichteten, granu
lierten, enzymhaltigen Futtermittelzusatzes, wobei man
- 1. ein Gemisch umfassend einen futtermitteltauglichen Träger und wenigstens ein Enzym zu einem Rohgranulat verarbei tet;
- 2. das Rohgranulat mit einem futtermitteltauglichen organi
schen Polymer beschichtet, indem man das Rohgranulat
- 1. in einem Wirbelbett mit einer Schmelze, einer Lösung oder einer Dispersion des organischen Polymers be sprüht oder in einem Wirbelbett eine Pulverbeschich tung mit dem organischen Polymer durchführt; oder
- 2. in einem Mischer mit einer Schmelze, einer Lösung oder einer Dispersion des organischen Polymers be schichtet oder eine Pulverbeschichtung mit dem orga nischen Polymer durchführt;
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man
ein Gemisch, umfassend den futtermitteltauglichen Träger und
eine Lösung wenigstens eines Enzyms durch Extrusion, Mischer
granulation, Wirbelschichtgranulation, Telleragglomeration
oder Kompaktierung zu einem Rohgranulat verarbeitet.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass man das feuchte Rohgranulat vor Durch
führung der Polymerbeschichtung sphäronisiert.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass man die Granulierung und/oder Polymerbe
schichtung kontinuierlich oder diskontinuierlich durchführt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Rohgranulat eine enge Korngrößenver
teilung aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass man das Rohgranulat mit einer wässrigen
oder nichtwässrigen Lösung oder Dispersion des organischen
Polymers beschichtet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man
zur Beschichtung eine 10 bis 50 gew.-%ige wässrige oder nicht
wässrige Lösung wenigstens eines Polymers einsetzt, das aus
gewählt ist unter
- a) Polyalkylenglykolen, insbesondere Polyethylenglykolen, mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 400 bis 15 000;
- b) Polyalkylenoxid-Polymeren oder -Copolymeren, mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 4000 bis 20 000, insbesondere Blockcopolymeren von Polyoxyethylen und Polyoxypropylen;
- c) Polyvinylpyrrolidon mit einem zahlenmittleren Molekular gewicht von etwa 7000 bis 1000 000;
- d) Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymeren mit einem zahlen mittleren Molekulargewicht von etwa 30 000 bis 100 000;
- e) Polyvinylalkohol mit einem zahlenmittleren Molekularge wicht von etwa 20 000 bis 100 000; und
- f) Hydroxypropylmethylcellulose mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 6000 bis 80 000.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man
zur Beschichtung eine 10 bis 40 gew.-%ige wässrige oder
nichtwässrige Dispersion oder Lösung wenigstens eines Poly
mers einsetzt, das ausgewählt ist unter:
- a) Alkyl(meth)acrylat-Polymeren und -Copolymeren mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 100 000 bis 1000 000; insbesondere Ethylacrylat/Methylmethacrylat- Copolymeren und Methylacrylat/Ethylacrylat-Copolymeren; und
- b) Polyvinylacetat mit einem zahlenmittleren Molekularge wicht von etwa 250 000 bis 700 000, ggf. stabilisiert mit Polyvinylpyrrolidon.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass man eine Pulverbeschichtung mit einem Pulver
eines festen Polymers durchführt, das ausgewählt ist unter
Hydroxypropylmethylcellulosen mit einem zahlenmittleren Mole
kulargewicht von etwa 6000 bis 80 000; im Gemisch mit einem
Weichmacher.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass man zur Beschichtung eine Schmelze wenigstens
eines Polymers verwendet, das ausgewählt ist unter:
- a) Polyalkylenglykolen, insbesondere Polyethylenglykolen, mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 1000 bis 15000;
- b) Polyalkylenoxid-Polymeren oder -Copolymeren, mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 4000 bis 20000, insbesondere Blockcopolymeren von Polyoxyethylen und Polyoxypropylen;
11. Granulierter, polymerbeschichteter Futtermittelzusatz, umfas
send eine feste granulierte Mischung aus einem futtermittel
tauglichen Träger und wenigstens einem Enzym, beschichtet mit
einem futtermitteltauglichen organischen Polymer, ausgewählt
unter:
- a) Polyalkylenglykolen, insbesondere Polyethylenglykolen, mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 400 bis 15 000;
- b) Polyalkylenoxid-Polymeren oder -Copolymeren, mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 4000 bis 20 000, insbesondere Blockcopolymeren von Polyoxyethylen und Polyoxypropylen;
- c) Polyvinylpyrrolidon mit einem zahlenmittleren Molekular gewicht von etwa 7000 bis 1000 000;
- d) Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymeren mit einem zahlen mittleren Molekulargewicht von etwa 30 000 bis 100 000;
- e) Polyvinylalkohol mit einem zahlenmittleren Molekularge wicht von etwa 20 000 bis 100 000;
- f) Hydroxypropylmethylcellulose mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 6000 bis 80 000;
- g) Alkyl(meth)acrylat-Polymeren und -Copolymeren mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 100 000 bis 1000 000, insbesondere Ethylacrylat/Methylmethacrylat- Copolymeren und Methylacrylat/Ethylacrylat-Copolymeren;
- h) Polyvinylacetat mit einem zahlenmittleren Molekularge wicht von etwa 250 000 bis 700 000, ggf. stabilisiert mit Polyvinylpyrrolidon.
12. Futtermittelzusatz nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch
eine mittlere Korngröße von etwa 0,4 bis 2 mm aufweisen.
13. Futtermittelzusatz nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn
zeichnet, dass er wenigstens ein Enzym enthält, das ausge
wählt ist unter Oxidoreduktasen, Transferasen, Lyasen, Isome
rasen, Ligasen, Phosphatasen und Hydrolasen.
14. Futtermittelzusatz nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
dass die Hydrolase ein Nichtstärkepolysaccharid-spaltendes
Enzym ist.
15. Futtermittelzusatz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
dass die Phosphatase Phytase ist.
16. Futtermittelzusatz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
dass er 1.103 bis 1.105 U Phytase pro Gramm Gesamtgewicht um
fasst.
17. Pelletierte Futtermittelzusammensetzung, welche neben übli
chen Bestandteilen wenigstens einen Futtermittelzusatz nach
einem der Ansprüche 11 bis 16 als Beimischung enthält.
18. Verwendung eines Futtermittelzusatzes nach einem der Ansprü
che 11 bis 16 zur Herstellung von pelletierten Futtermittel
zusammensetzungen.
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