DE3751325T2

DE3751325T2 - Vormischungszusammensetzung und ihr Herstellungsverfahren.

Info

Publication number: DE3751325T2
Application number: DE3751325T
Authority: DE
Inventors: Asko Haarakilta; Pirkko Riikonen; Leo Vuorenlinna
Original assignee: Cultor Oyj
Current assignee: Danisco UK Ltd
Priority date: 1986-08-22
Filing date: 1987-08-21
Publication date: 1995-10-19
Anticipated expiration: 2007-08-22
Also published as: CA1335544C; ATE123208T1; JPS63157938A; EP0257996B1; DE3751325D1; NO873537D0; FI77359B; FI863393A; EP0257996A3; FI863393A0; NO873537L; FI77359C; EP0257996A2; DK431787A; DK431787D0; ES2074979T3; NO175033B; NO175033C

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Futter-Enzymvormischung und auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vormischung.
Die Verwendung von Enzymen zur Behandlung von Tierfuttermischungen ist wohlbekannt. Die Behandlung von Tierfuttermitteln mit Enzymen kann die Verdaulichkeit des Futters verbessern und somit das Futter wirksamer machen und seinen Energiegehalt erhöhen. US-A-2,988,949 und US-A-2,988,448 (Hollenbeck) beschreiben zum Beispiel die Behandlung von rohem Gerstenfutter mit cytolitische Enzyme enthaltendem Gerstenmalz; es wird berichtet, dass mit dem behandelten Futter gefüttertes Geflügel wegen des erhöhten Energiewertes des Futters eine verbesserte Wachstumsrate aufweist. Im allgemeinen bewirken Enzyme eine Zersetzung von Futterprodukten und erhöhen so die Verfügbarkeit von verdaulichen Bestandteilen im Futter für das Tier. So schlägt US-A-3,701,830 (Weinrich et al) das Einfügen eines Protease- Enzyms in Trockennahrung vor, und AU-A-548,773 schlägt einen Futterzusatz vor, der Ton mit Enzymen einschliessenden Additiven enthält.
Trotz der zahlreichen Vorteile, die Enzyme als Futterzusatz haben, ist jedoch ihre Verwendung in Futtermitteln durch verschiedene Nachteile eingeschränkt. Ein besonderes Problem ist die Wärmeinstabilität der meisten Enzyme. Die Erwärmungsverhältnisse, unter welchen die meisten Futterverarbeitungsabläufe stattfinden, bewirken eine Desaktivierung jeglicher vorhandener Enzyme. Erhöhte Temperaturen sind ein Merkmal von modernen Futterverarbeitungsmethoden. In typischen Futterpelletisierungsprozessen wird das Futter gewöhnlich während zehn Sekunden bis drei Minuten mit Dampf "vorkonditioniert", wodurch die Temperatur bis auf etwa 70-80º C erhöht wird. Auf die Vorkonditionierungsphase folgt die Pelletisierung des Futters, die bei Temperaturen im Bereich von 80-85º C stattfindet. Andere Futterverarbeitungsmethoden beinhalten eine längere "Konditionierung" und das Futter wird während Zeitspannen von fünf bis drei Minuten auf erhöhten Temperaturen (60-95º C) gehalten. Zudem sind die Enzymmengen, die beigefügt werden müssen, extrem klein, was ein wirkungsvolles und gleichmässiges Mischen zu einem ernsthaften Problem macht. Die Schwierigkeit der Verwendung von Enzymen als Futterbestandteil wird auch durch die Tatsache verschärft, dass die meisten kommerziellen Enzymprodukte "Enzymlösungen" oder Produkte in flüssiger Form sind, die schwieriger zu mischen sind als trockene Bestandteile.
Eine mögliche Lösung für diese Probleme ist die Verwendung einer Vormischung. Da Bestandteile wie Antibiotika, Vitamine, Mineralien und ähnliche Stoffe dem Futter in kleinen Mengen beigefügt werden, können sie dem Futter nicht direkt zugesetzt werden, weil eine gleichmässige Verteilung im Rahmen der kommerziellen Futterherstellung unmöglich sein würde. Im allgemeinen wird eine Vormischung bestehend aus einem Träger und aktiven Bestandteilen verwendet, um diese "Mikrobestandteile" ins Futter einzuführen. US-A-4,218,437 (Hiller) beschreibt die Verwendung einer Futtervormischung, in welcher die aktiven Bestandteile aus Antibiotika in Verbindung mit gewissen Enzymen bestehen. Jedoch wird nicht angegeben oder vorgeschlagen, dass die beschriebene Vormischung wirksam und effizient in der kommerziellen Massenherstellung von Futter verwendet werden kann.
Zur wirkungsvollen Verwendung in der kommerziellen Futterverarbeitung müssen Futtervormischungen bestimmte Eigenschaften haben, die unter anderem physikalische Stabilität, Nicht-Beeinflussung der chemischen Stabilität des aktiven Produktes und gute Fliess- und Mischeigenschaften einschliessen. Bis heute sind keine derartigen, Enzyme enthaltende Futtervormischungen zur Verwendung in grossem Umfang verfügbar. US-A-3,898,131 (Hahn et al) schlägt die Pelletisierung eines spezifischen Enzyms als Teil einer Futtervormischung in Verbindung mit der Behandlung von Blähungen bei Wiederkäuern vor, berücksichtigt aber die Anforderungen für eine wirksame Verwendung einer solchen Vormischung nicht.
Kurz, es war nicht einfach oder kostengünstig, Enzyme als Futterzusätze in grossem kommerziellen Maßstab zu verwenden.
Die vorliegende Erfindung stellt daher eine wärmestabile Enzymvormischung für Tierfutter zur Verfügung, bei der das Enzym einen nützlichen Grad von Aktivität bei kommerzieller Futterverarbeitung einschliesslich Pelletisierung behält, wobei die Vormischung einen Wassergehalt von unter 10 Gew.-% aufweist und aus einem Träger auf Getreidebasis, der in der Lage ist, eine wässrige Enzymlösung zu absorbieren, und aus wenigstens einem auf dem Träger absorbierten Enzym besteht.
Die Erfindung ist daher so zu verstehen, dass sie die Bereitstellung einer Futterenzymvormischung erlaubt, die ein oder mehrere Enzyme enthält und die in der kommerziellen Futterverarbeitung verwendet werden kann, da sie relativ trocken und thermisch stabil ist. Die Vormischung hat eine hohe Enzymaktivität, die nicht wesentlich beeinträchtigt wird durch die in der Futterverarbeitung verwendeten hohen Temperaturen, die typischerweise von etwa 70 - 95º C reichen. Die Vormischung kann gute Fliesseigenschaften aufweisen und kann einfach und gleichmässig einer Futtermischung beigemengt werden, um die Eigenschaften des Futters effektiv zu verbessern.
Die Erfindung liefert auch ein Verfahren zur Herstellung einer thermostabilen Enzymvormischung, die ein oder mehrere Enzyme enthält, die einen nützlichen Grand von Aktivität bei kommerziellen Futterpelletisierungsprozessen behalten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Mischen eines Trägers auf Getreidebasis, der in der Lage ist, eine wässrige Enzymlösung zu absorbieren, mit einer wässrigen Enzymlösung während eines Zeitraums, der ausreicht, um das Enzym bzw. die Enzyme zur Bildung eines Träger-Enzym-Komplexes auf dem Träger zu absorbieren, Pelletisieren des Träger-Enzym-Komplexes und Trocknen des pelletisierten Träger-Enzym-Komplexes bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 7 und 15, vorzugsweise unter 10 Gew.-%.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie ermöglicht, Enzymlösungen anstelle von Trockenprodukten zu verwenden. Enzymlösungen sind im allgemeinen billiger als entsprechende Trockenprodukte, was zu der Brauchbarkeit des vorliegenden Verfahrens im Hinblick auf den Gesamtpreis beiträgt. Dieses Verfahren liefert eine Enzymvormischung, die thermisch stabil ist und keine wesentliche Degradation der Enzyme bei den Futterverarbeitungstemperaturen zeigt.
Es wurde gefunden, dass die Stabilität von Enzymen in der Futterverarbeitung durch die Herstellung einer Enzymvormischung, in welcher das Enzym auf einen aus Mehl oder einem anderen ähnlichen Stoff bestehenden Träger absorbiert und pelletisiert wird, stark erhöht wurde. Die entstehende thermisch stabile Vormischung hat gute Fliesseigenschaften und kann leicht einer Futtermischung beigemengt werden, um endgültige Konzentrationen von ungefähr 0,01 - 0,5 Gew.-% zu erreichen. Die Vormischung kann dem Futter in Mengen von weniger als 5 kg Vormischung pro Tonne Futter leicht beigemengt werden. Der Träger wird vorzugsweise aus einem passenden, natürlichen, Stärke enthaltenden Material wie Getreide oder Mehl hergestellt, und der Träger kann typischerweise selbst mehrere aktive Enzyme enthalten.
Die Pelletisierung des Enzyms/Trägers verbessert die thermische Stabilität des vorliegenden aktiven Enzyms bzw. der Enzymbestandteile. Die Pelletisierung macht es auch möglich, das Vormischungsprodukt auf einen Wassergehalt von weniger als 10 Gew.-% zu trocknen. Das Trocknen der Vormischung im Rahmen dieser Erfindung denaturiert oder desaktiviert das vorliegende Enzym oder die vorliegenden Enzyme nicht wesentlich. Die pelletisierte Vormischung wird in einfacher Weise durch warme Luft bei einer Temperatur unter 65º C, vorzugsweise unter 45º C getrocknet. Die getrockneten Pellets können vor Vermischung mit der endgültigen Futtermischung zerstossen oder gemahlen werden.
Die Vormischung enthält ein Enzym und/oder Enzymverbindungen, die die Eigenschaften der Futtermischung verbessern. Solche Enzyme umfassen unter anderem stärkehydrolysierende Enzyme oder Amylasen, cellulosehydrolysierende Enzyme oder Cellulasen, cellulosehydrolysierende Enzyme oder Cellulasen und Hemicellulasen, Glukanasen, Lipasen, Proteinasen und ähnliche. Insbesondere umfassen die geeigneten Enzyme Cellulasen von der Thricoderma reesei oder Proteasen vom Bacillus subtilis, die gewöhnlich als Enzymlösungen vermarktet werden oder Trockenprodukte, wie die aus dem Bacillus subtilis hergestellte Alpha-Amylase. Die Enzyme liegen im allgemeinen in flüssiger Form vor, obwohl auch ein getrocknetes Enzymprodukt verwendet werden kann.
Das Trägermaterial kann irgendein physiologisch akzeptabler Futterbestandteil sein, der mit den aktiven Enzymbestandteilen kompatibel ist. Das bevorzugte Trägermaterial ist ein geeignetes Mehlprodukt, das die Vermischung einer Enzymlösung mit dem Träger ohne Trocknung des Enzyms erlaubt. Wenn eine Enzymlösung verwendet wird, braucht im allgemeinen kein zusätzliches Wasser vor der Pelletisierung beigefügt zu werden, da die Enzym-Wasser- Lösung die erforderliche Feuchtigkeit liefert. Natürlich können auch trockene Enzyme, zusammen mit Wasser, anstelle von oder zusätzlich zu Enzymlösungen der Mischung beigefügt werden.
Passende Träger umfassen stärkehaltige Mehle, z.B. Weizen-, Gersten- oder andere Getreidemehle, die einen Wassergehalt unter etwa 15 Gew.-%, bzw. einen bevorzugten Wassergehalt von etwa 12 % bis etwa 14 %, aufweisen. Der Träger macht im allgemeinen zwischen etwa 40 bis etwa 99 Gew.-% der Vormischung aus, wobei die bevorzugte Konzentration zwischen etwa 40 % bis etwa 90 % liegt. Das Enzym oder die Enzyme machen im allgemeinen etwa 1 bis etwa 60 Gew.-% der Vormischung aus, mit einem bevorzugten Gehalt von etwa 10 % bis etwa 40 %.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise weiter beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, deren einzige Figur schematisch eine bevorzugte Form einer Vorrichtung darstellt, die für eine kommerzielle Massenherstellung einer Enzym-Futtervormischung gemäss der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Die dargestellte Vorrichtung enthält eine wirksame und effiziente Fertigungsstrasse für die Herstellung einer Enzymvormischung. Speichersilos 1 und 1' entnommene Trägermaterialien werden auf Waagen 2 und 2' gewogen und einem Mischer 3 zugeführt. Eine Fördervorrichtung 4 führt die gemischten Trägermaterialien einem Speichersilo 5 zu. Vom Speichersilo 5 werden die Trägermaterialien zu einer Waage 6 gebracht und zusammen mit trockenen Enzymprodukten gewogen.
Enzymlösungen werden in Tanks 8 gespeichert und in der/den geeigneten Menge bzw. Mengen einem Mischer 9 zur Vermischung zugeführt. Ein geeigneter Mischer ist ein Mischer des Durchlauftyps, zum Beispiel ein Amandus Kahl "Durchlaufmischer Grosse Type 12 III" oder ein ähnliches Gerät. Falls nötig wird dem Mischer 9 Dampf zugeführt, um den Feuchtigkeitsgehalt der Mischung zu erhöhen. Vom Mischer 9 wird die Enzym -Träger- Mischung zu einem Reaktionstank 10 gebracht, wo die Enzyme im Trägermaterial absorbiert werden. Ein passender Reaktionstank ist ein Amandus Kahl Tank des Types LK 2210-2 oder ein ähnliches Gerät, das mit einem Rührwerk ausgestattet ist. Die Mischung bleibt im Absorptionstank 10 während 10-60 Minuten, typischerweise während ungefähr 30 Minuten.
Daraufhin wird die Mischung einer passenden Pelletisierungsvorrichtung 11, zum Beispiel einem Amandus Kahl Pelletisiergerät des Typs 35-780 (oder einem ähnlichen Gerät des Kragen-Typs) zugeführt, in dem das Material durch eine Matrize gepresst wird und die gebildeten Streifen in passende Pellets mit einer Länge von ungefähr 15 mm und einem Durchmesser von etwa 5-8 mm zerschnitten werden. Die Feuchtigkeit der Masse zum Zeitpunkt des Eintreffens in der Pelletisierungsmaschine ist im allgemeinen zwischen etwa 18 % und etwa 19 %, und die Temperatur wird unter etwa 60º C, vorzugsweise unter etwa 45º C, gehalten.
Nach der Pelletisierung wird das Produkt mit warmer Luft in einer Trockungseinrichtung 12, wie zum Beispiel einem Amandus Kahl Bandtrockner 275-04 oder einem ähnlichen Trocknungsgerät, getrocknet. Schliesslich wird das Produkt in einem Kühler 13 abgekühlt, so dass der End-Feuchtigkeitsgehalt ungefähr 8 % beträgt. Die trockenen, kalten Pellets können in einem Zerkleinerer 14 gemahlen oder zerstossen werden. Übergrosse Teile werden vom Zerkleinerer 14 zurückgegeben und das Produkt wird zu Speichersilos 15 geführt. Das Produkt kann eine Schlussbehandlung in einer Zentrifuge 16 erfahren, die die Teile zerkleinert und das Produkt homogenisiert. Ein geeignetes Gerät für diesen Zweck ist der Simon Entoleter Standard IMP 590 "sentry impact infestation destroyer" oder ein ähnliches Gerät. Das resultierende Produkt ist fertig zur Verpackung und zum Versand.
Die mit dieser Methode hergestellte Enzymvormischung weist thermische Stabilität auf und ist freifliessend, einfach in der Handhabung und leicht vermengbar. Der niedere Feuchtigkeitsgehalt der Vormischung von unter 10 Gew.-% trägt zu diesen Eigenschaften bei. Zusätzlich resultiert der oben angegebene Prozess in einer Vormischung mit einer verhältnismässig hohen enzymatischen Aktivität, da die verwendeten Verfahren die Aktivität der zugesetzten Enzyme nicht wesentlich beeinträchtigen.

Beispiel 1

Eine für Geflügelfutter vorgesehene Vormischung wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:

Gew.-%

Weizenmehl 78,9
Alpha-Amylase 1,5
Protease 1,1
Cellulase mit Beta-Glukanase 18,5
Das Produkt wurde gemäss dem in der Figur veranschaulichten und oben beschriebenen Verfahren hergestellt. Diese Vormischung war verhältnismässig trocken, stabil und freifliessend mit einem End- Feuchtigkeitsgehalt von etwa 8 %.
Die Beispiele 2-6 präsentieren verschiedene Vormischungszusammensetzungen, die alle in einem kommerziellen Maßstab nach dem in der Figur dargestellten und oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurden. Alle in diesen Beispielen verwendeten Träger enthielten Wasser, z.B. enthielt das verwendete Weizenmehl zwischen etwa 13 und etwa 14 Gew.-% Wasser. Beispiel 2 Bestandteile Cellulase mit Beta-Glukanase (Lösung) Weizenmehl Gew.-% des Endproduktes % der Trokensubstanz Wassergehalt der Bestandteile Wassergehalt des Endproduktes (alle % sind Gew.-%) Beispiel 3 Bestandteile Cellulase mit Beta-Glukanase (Lösung) Neutrale Protease (Lösung) Glucoamylase Alpha-Amylase (trocken) Weizenmehl Gew.-% des Endproduktes % der Trockensubstanz Wassergehalt der Bestandteile Wassergehalt des Produktes (alle % sind Gew.-%) Beispiel 4 Bestandteile Cellulase mit Beta-Glukanase (Lösung) Cellobiose (Lösung) Xylanase (trocken) Weizenmehl Gew.-% des Endproduktes der Trockensubstanz Wassergehalt der Bestandteile Wassergehalt des Produktes (alle % sind Gew.-%) Beispiel 5 Bestandteile Cellulase mit Beta-Glukanase (Lösung) Cellobiose (Lösung) Neutrale protease (Lösung) Säure-Protease (trocken) Alpha-Amylase (trocken) Glycoamylase (Lösung) Weizenmehl Gew.-% des Endproduktes % der Trockensubstanz Wassergehalt der Bestandteile Wassergehalt des Endproduktes (alle % sind Gew.-%) Beispiel 6 Bestandteile Cellulase mit Beta-Glukanase (Lösung) Neutrale Protease (Lösung) Alpha-Amylase Weizenmehl Gew.-% des Endproduktes % der Trockensubstanz
Wassergehalt der Bestandteile 23%
Wassergehalt des Produktes 9%
(alle % sind Gew.-%)
Die Vormischungen der Beispiele 1-6 waren verhältnismässig trocken, thermisch stabil, hatten gute Fliesseigenschaften, waren einfach in der Handhabung und können einfach und gleichmässig einer Futtermischung beigemengt werden und in kommerziellem Maßstab gemäss der Verfahrensseite dieser Erfindung hergestellt werden. Die Beifügung der Vormischungen zum Futter erzeugt ein höherwertiges und wirksameres Futterendprodukt.

Claims

1. Wärmestabile Enzymvormischung für Tierfutter, bei der das Enzym eine wirksame Menge an Aktivität bei kommerziellen Futterverarbeitungsabläufen einschließlich pelletisierung behält, wobei die Vormischung einen Wassergehalt zwischen 7 und 15, vorzugsweise unter 10 Gew.- % aufweist und aus einem physiologisch akzeptablen Träger auf Getreidebasis, der in der Lage ist, eine wäßrige Enzymlösung zu absorbieren, und aus wenigstens einem auf den Träger absorbierten Enzym besteht.

2. Vormischung nach Anspruch 1, wobei das Enzym bzw. die Enzyme nicht inhärent thermostabil ist/sind.

3. Vormischung nach Anspruch 2, wobei das Enzym bzw. die Enzyme bei Temperaturen über etwa 70ºC nicht inhärent thermostabil ist/sind.

4. Vormischung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Enzym bzw. die Enzyme ausgewählt ist/sind aus stärkehydrolysierenden Enzymen, Amylasen, cellulosehydrolysierenden Enzymen, Cellulasen, Hemicellulasen, Glukanasen, Lipasen und Proteasen.

5. Vormischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vormischung pelletisiert ist.

6. Vormischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger ein Getreidemehl oder ein Gerstenmehl ist.

7. Vormischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger etwa 40 bis etwa 99 Gew.-% der Vormischung ausmacht und wobei das/die Enzym(e) etwa 1 bis etwa 60 Gew.-%- der Vormischung ausmacht.

8. Verfahren zur Herstellung einer thermostabilen Enzymvormischung, die ein oder mehrere Enzyme enthält, das/die eine wirksame Menge an Aktivität bei kommerziellen Futterpelletisierungsprozessen behält, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Mischen eines physiologisch akzeptablen Trägers auf Getreidebasis, der in der Lage ist, eine wäßrige Enzymlösung zu absorbieren, mit einer wäßrigen Enzymlösung für einen Zeitraum, der ausreicht, um das Enzym bzw. die Enzyrne zur Eildung eines Träger-Enzym-Komplexes auf den Träger zu absorbieren;

Pelletisieren des Träger-Enzym-Komplexes; und

Trocknen des pelletisierten Träger-Enzym-Komplexes auf einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 7 und 15, vozugsweise unter etwa 10 Gew-%.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Trocknungsschritt bei Temperaturen van maximal 65ºC durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Pelletisierungsschritt bei Temperaturen von maximal 45ºC durchgeführt wird

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Enzym bzw. die Enzyme nicht inhärent thermostabil ist/sind.