DK147652B - Fremgangsmaade til fremstilling af et carbamidholdigt foderkoncentrat til droevtyggere - Google Patents

Description

i 147652

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af et fritstrømmende, partikelformigt kraftfoderpræparat til drøvtyggere, indeholdende nitrogen som carbamid, svovl som magniumsulfat og fosfor og spormineraler som uorganiske forbindelser, navnlig salte, der er opløselige i vomvæske.

Til opnåelse af proteinnæring kan drøvtyggere udnytte simple nitrogenholdige forbindelser som fx urinstof (carbamid), ammoniak og ammoniumsalte, fordi de i vommen har en bakterieflora der kan opbygge bakterieprotein af disse stoffer, og dette bakterieprotein kan fordøjes af drøvtyggeren senere i mave-tarmkanalen. Dette forhold har stor betydning i kvægbruget, hvor man i stigende grad bruger carbamid, fx sammen med snittet halm, i kraftfoderblandinger i stedet for sojaskrå eller andre oliekager.

Hvis carbamid skal give en væsentlig del af drøv-tyggernes proteintilførsel, må det nødvendigvis afbalanceres med en række mineralnæringsstoffer som er nødvendige for bakteriernes stofskifte og derfor for deres evne til at omdanne nitrogenet i carbamid til protein. I bakterieproteinet indgår der direkte fosfor og svovl, og en række spormineraler er nødvendige for at opretholde bakteriernes stofskifte, så de kan opbygge bakterieproteinet. De mineralstoffer som bør tilføres ud over P og S er Fe, Zn, Cu,

Mn og Co. Forbindelserne bør være opløselige i vomvæske, hvilket i praksis betyder at de bør være vandopløselige, da bakterierne kun kan optage opløste næringsstoffer.

I vommen spaltes carbamid hurtigt til ammoniak, idet vomvæsken indeholder en urease. Store mængder ammoniak er skadelige for dyret, og det er derfor vigtigt at bakterierne hurtigt optager denne ammoniak og omdanner den til bakterieprotein. En forudsætning herfor er at alle de for bakteriestofskiftet nødvendige næringsstoffer er til stede samtidig med karbamidet/ammoniakken og i hovedsagen i det for bakteriefloraen fysiologisk korrekte mængdeforhold; dette mængdeforhold er velkendt.

2 147052

Da de forskellige for bakterierne nødvendige næringskomponenter bør være til stede samtidig, må de i praksis også tilføres samtidig, fx sammen med drøvtyggerfoderet eller med dyrets drikkevand. Dyret bør altså på en aller anden måde indtage et foderkoncentrat som er en blanding af carbamid og visse mineralnæringsstoffer.

Det har imidlertid vist sig at simple blandinger af disse stoffer giver store vanskeligheder, navnlig med hensyn til at holde blandingen med konstant sammensætning, så dyrene altid får den ensartet sammensatte blanding, der er en forudsætning for optimal udnyttelse af carb-amidet.

De handelsvarer, der kan bruges til fremstilling af sådanne simple blandinger, er af meget uens partikelstørrelse og til dels massefylde, og det er derfor vanskeligt at opretholde en ensartet blanding af dem under transport og under indblanding i andre foderkomponenter, fx halm. Carbamid forhandles mest som såkaldte prills, dvs. tilnærmelsesvis kuglerunde partikler med en diameter på 1-3 mm. Da mikromineraler som forbindelser af Fe, Mn og Cu kun indgår i foderblandinger i mængder af størrelsesordenen 19-50 ppm hver, vil de efter sagens natur forekomme i finkornet form for overhovedet at kunne fordeles i foderet.

En blanding af carbamid og sådanne finpulveriserede bestanddele vil således let skilles ad under transport, herunder ved sammenblanding med grovfoderkomponenter.

Adskillelsesproblemet kan ikke løses ved formaling af carbamidet til pulver med partikelstørrelse tilnærmelsesvis som mikromineralerne, for derved går carbamidets egenskaber som fritstrømmende materiale tabt, og det kan desuden ikke opbevares i silo eller i løs tilstand på anden måde uden stor risiko for sammenbagning. Selv når det lykkes at opnå en nogenlunde acceptabel sammenblanding af carbamid med de andre stoffer er separeringstendensen høj, og den forøges af de traditionelt anvendte transportmetoder i løs vægt i tankvogne. Internt på virksomheder, fx hvor kraftfoderblandingen med carbamid skal indblandes i snittet halm eller andet grovfoder, sker transporten til indblan- 3 147652 dingsaggregatet ofte ad pneumatisk vej, og selve indblandingen foregår også ofte ved indblæsning.

Ved disse metoder er separeringstendensen stor.

Af flere grunde, bl.a. på grund af carbamidets hygroskopi-citet, er det desuden vanskeligt at opnå en ensartet indblanding i grovfoderet; indeholdet af carbamid i den færdige foderblanding til direkte anvendelse kan let svinge med 10% eller mere, så det risikeres at nogle køer får for lille ration carbamid og dermed protein, hvilket vil være til stor skade for fx deres mælkeydelse; mens andre køer får for meget carbamid og dermed protein, hvilket er uøkonomisk.

Fra tysk patentskrift nr. 2141003 kendes et kornet tilskudsfoder til drøvtyggere, der består af carbamid eller andet nitrogenholdigt ikke-protein materiale, fosfat,

NaCl, vandfrit Na2S0^, dobbeltkarbonat af Ca og Mg, svovl og sporelementer. Det angives at være lagerstabilt og fremstilles ved at komponenterne, herunder 2-15% NaCl, ved 55-70°C blandes sammen med en tilstrækkelig vandmængde til dannelse af en forstøvbar og flydedygtig masse, der derpå granuleres på kendt måde, fortrinsvis forstøvnings-tørring, ved ikke nærmere angivet temperatur. Blandingen indeholder ikke magniumsulfat. Det er ikke oplyst om det færdige produkt også er lagerstabilt ved højere temperaturer, og den til vandfordampning under forstøvningstørrin-gen nødvendige energimængde vil være prohibitivt omkostningskrævende.

I det tyske patentskrift anføres det som en fordel at tilstedeværelse af Mg som dobbeltkarbonat med kalcium afværger omdannelse til magniumsulfat, idet dette stof ville øge produktets hygroskopicitet betragteligt. Ved den foreliggende opfindelse undgås denne hygroskopicitet ved anvendelse af kalcineret kieserit, og vand bruges ikke ved fremstillingen, hvorfor de prohibitive omkostninger til dets afdampning undgås.

Fra US patentskrift nr. 4283423 kendes en fremgangsmåde til fremstilling af et foderkoncentrat indeholdende carbamid i granulær, i hovedsagen fritstrømmende form ved at man efter tørblanding af carbamid med mindst ca. 10% 4 147652 kalciumsulfathemihydrat eller anhydrit kompakterer denne blanding ved 71-107°C og derpå knuser produktet til ønsket partikelstørrelse. Skriftet omtaler ikke tilsætning af magniumsulfat under nogen form, den beskrevne fremstilling er ikke en granuleringsproces og det er blot generelt oplyst at produktet er lagerstabilt, ikke om det er det ved højere temperaturer.

På grund af de beskrevne problemer med blanding af carbamid med andre foderkomponenter er det et nærliggende ønske at granulere carbamidet sammen med de øvrige nævnte næringsstoffer. Det er imidlertid ikke før nu lykkedes at finde nogen på en gang tilfredsstillende og økonomisk acceptabel granuleringsmetode.

Ved fremstilling af granulater anvender man typisk en granuleringsvæske indeholdende et bindemiddel. Granuleringsvæsken kan være et organisk opløsningsmiddel, men dels vil sådanne i sig selv fordyre produktet i prohibitiv grad, dels vil det være vanskeligt at fjerne det i fornødent omfang. Granuleringsvæsken kan også være vand og bindemidlet i så fald typisk stivelse eller andre polymere forbindelser som karboxymetylcellulose eller et salt deraf eller polyvi-nylpyrrolidon. Imidlertid er fortjenstmarginen ved kvæghold så lille, at et foderkoncentrat baseret på carbamid og mi-kronæringsstoffer som beskrevet ikke kan bære omkostningerne til bindemidlet og den påfølgende tørring af granulatet.

Det har imidlertid nu vist sig at magniumsulfat og carbamid tilsammen har egenskaber, der gør det muligt at tilvejebringe et brugbart granulat med konstant sammensætning og fritstrømmende egenskaber i fornøden grad ved en granuleringsmetode der kun forudsætter simpel opvarmning uden tilsætning af granuleringsvæske.

Anvender man den almindelige handelsvare magnium-sulfat-heptahydrat sammen med carbamid, et passende fosfat og passende mikromineraler, kan man danne et granulat af alle komponenterne ved simpel opvarmning til ca. 40°C. Ved opvarmningen bliver blandingen noget klæbrig, får en konsistens der minder om tøsne, og kornene kitter sig sammen til en masse af konsistens som svagt fugtig farin ("puddersukker" ). Ved afkøling svinder denne karakter og blandingen 5 TA7652 bliver til et fritstrømmende granulat under bevarelse af de agglomererede partikler i hovedsagen intakte og med en meget ringe mængde fine partikler; blandingen bør holdes i bevægelse indtil afkølingsprocessen er afsluttet.

Imidlertid har det vist sig at en sådan blanding ikke er lagerbestandig. Den har en udtalt tendens til at bage sammen under dannelse af større aggregater ved stuetemperatur i løbet af 1-3 måneder og kendeligt hurtigere ved højere temperatur, fx 30-40°C. Sådanne højere temperaturer kan forekomme på varme sommerdage i tempererede klimater, og kan let forekomme i subtropiske og tropiske egne.

Det har imidlertid overraskende vist sig at denne sammenbagningstendens ved relativt lave temperaturer kan undgås ved at der i stedet for heptahydratet anvendes vandfrit magniumsulfat opnået ved kalcinering af kieserit (som er MgSO^I^O, altså et monohydrat) sammen med et an-tisammenbagningsmiddel, idet opvarmningstemperaturen ved granuleringen så skal være noget højere.

I overensstemmelse hermed er fremgangsmåden ifølge opfindelsen ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del anførte.

Det har vist sig at det efter afkølingen foreliggende granulat er fritstrømmende og helt ensartet uden nævneværdig mængde fine partikler og derfor ikke har nogen separeringstendens. Det er stabilt ved temperaturer helt op til 60°C i lange perioder og det kan tåle vindsigtning, pneumatisk transport og andre normalt forekommende behandlinger uden at undergå forandringer.

Det er nødvendigt at opvarme blandingen til ca.

80°C for at opnå den nødvendige agglomerering af partiklerne af de enkelte komponenter. Overskrides på den anden side en maksimal temperatur på 86-95°C under granuleringen, bliver blandingen så klæbrig og vedhængende, at den "brænder" fast til blandekarrets sider. Kommer man tæt på maksimaltemperaturen, bliver granulatet absolut ensartet og separerer slet ikke, fx ved vindsigtning.

Som vandfrit magniumsulfat bruges kalcineret kieserit, der er den almindeligst forekommende type vandfrit 147652 6 magniumsulfat og indeholder ca. 98% MgSO^.

Som carbamid kan bruges almindeligt teknisk carb-amid, normalt som ovennævnte prills, men der er intet til hinder for at anvende andre former.

I præparatet kan der i og for sig bruges en hvilken som helst fosforforbindelse der er i det mindste delvis opløselig i vand (eller vomvæske) og som kan udnyttes af vommens bakterier, blot den ikke indeholder elementer der er skadelige for bakterierne eller værtsdyret. Fortrinsvis bruges et vandopløseligt fosfatsalt med en passende kation, fortrinsvis en sådan der leverer et eller flere af de for bakterierne nyttige stoffer udover fosfor.

Da de fleste fosfater imidlertid er meget tungtopløselige, anvendes dog ifølge opfindelsen særlig hensigtsmæssigt mo-noammoniumfosfat, der dels er letopløseligt, dels har den fordel at bidrage til nitrogenforsyningen af vombakterierne. Bruges dette fosfat, må mængden af carbamid justeres under hensyn til dets tilstedeværelse, så afbalanceringen af det for bakterierne tilgængelige nitrogen med mineralnæringskomponenterne sker under hensyn til nitrogenindholdet i fosfatet.

Af mineralnæringsstofferne vil Mg og S komme til .at forefindes i tilstrækkelig mængde i kraft af det kal-cinerede kieserits tilstedeværelse. Hvad angår spormineraler har det vist sig at det er tilstrækkeligt at Fe, Zn,

Cu, Mn og Co er til stede. Da de skal være til stede i opløselig form, vil de altid blive tilført som salte, normalt som sulfater med eller uden krystalvand; hyppigst foretrækkes det at bruge disse salte som deres normalt forekommende former, dvs. som for zinksulfatets vedkommende med 7 mol krystalvand, for de øvriges uden. Spormetallernes iltningstrin (valens) synes betydningsløst.

Et tilstræbt mængdeforhold mellem nitrogen (N), fosfor (P) og svovl (S) er forholdet N:P:S 10:2:1, men nogen variation er mulig under hensyn til de foderstoffer der i øvrigt anvendes.

En passende sammensætning af næringsstofferne er, idet der bortses fra anti-sammenbagningsmidlet og mikronærings- 147652 7 stofferne, 22-40%, fortrinsvis ca. 30% nitrogen, 3-9% og fortrinsvis ca. 6% fosfor og 1-6%, fortrinsvis ca. 3% svovl, idet procenterne er vægt% af de N-, P- og S-holdige næringsstoffer i foderkoncentratet.

Et sådant mængdeforhold kan opnås med en blanding der indeholder 57% carbamid, 24% monoammoniumfosfat, 10% kalci-neret kieserit, 4% mikromineralblanding (med sammensætningen 25% jernsulfat, 25% zinksulfat, 5% kobbersulfat, 20% mangansulfat, 23% natriumklorid og 2% koboltsulfat), 0,02% A/D-vitamin, 0,1% E-vitamin og 4,88% anti-sammenbagningsmid-del; alle procenter er vægtprocent. Denne blanding indeholder 28,8% nitrogen, 5,7% fosfor og 2,6% svovl eller, beregnet alene på indholdet af carbamid, monoammoniumfosfat og kal-cineret kieserit 31,6% nitrogen, 6,3% fosfor og 2,8% svovl, svarende til forholdet 10:2:0,9.

Som anti-sammenbagningsmiddel kan der bruges et hvilket som helst af de sædvanligt som fødemiddeladditiv anvendte anti-sammenbagningsmidler, blot det er uskadeligt for vomfloraen. Der kan i og for sig godt bruges et anti-sammenbagningsmiddel der bidrager til vomfloraens mineralernæring, men da fremstillingen af præparatet bliver billigst ved anvendelse af standarblandinger af spormineraler, og da en sammensætning som ovennævnte er en standardblanding, er det mest hensigtsmæssigt hvis anti-sammenbagnings-midlet er inert i forhold til vomfloraens mineralnæringsbehov. Det er derimod betydningsløst om anti-sammenbagningsmidlet kan bidrage til vomfloraens kulstofernæring.

I og for sig kunne anti-sammenbagningsmidlet godt bidrage til mikroorganismernes nitrogenernæring, blot blandingens øvrige komponenter afpasses under hensyn hertil.

Som eksempler på egnede anti-sammenbagningsmidler kan navnlig nævnes kalciumaluminiumsilikater, tribasisk kalciumfosfat (i hvilket tilfælde mængden af monoammoniumfosfat må afpasses under hensyn hertil), kalciumsilikat og natriumaluminiumsilikat. Særlig hensigtsmæssigt kan ifølge opfindelsen anti-sammenbagningsmidlet være i alt væsentligt uopløseligt i vand og vomvæske, og som eksempler på sådanne midler kan nævnes forskellige former for silicium-dioxyd, fx i form af en passende form for diatoméjord.

147652 8

Perlit foretrækkes i særlig grad som antisammenbagningsmid-del.

Mængden af anti-sammenbagningsmiddel kan i afhængighed af kornstørrelsen variere inden for forholdsvis vide rammer, fx mellem 1 og 10 vægt% af hele foderkoncentratets vægt. I almindelighed har det ifølge opfindelsen vist sig at en mængde på ca. 5% af hele koncentratvægten er passende.

Det har vist sig at i det mindste en del af antisam-menbagningsmidlet, mindst ca. 20% af hele vægten af anti-sammenbagningsmidlet bør sættes til blandingen af de øvrige ingredienser før eller senest under opvarmningen til ca.

80°C, mens resten kan tilsættes mens blandingen holdes på denne temperatur, men bør være til stede inden afkølingen finder sted. Hensigtsmæssigt går man herved frem som angivet i krav 2. Det er også muligt at tilsætte hele mængden af antisammenbagningsmiddel før eller under opvarmningen.

Det er mest hensigtsmæssigt at foretage afkølingen forholdsvis hurtigt, i det mindste indtil temperaturen er under ca. 60°C, for helt sikkert at undgå sammenbagning.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal i det følgende belyses nærmere ved et udførelseseksempel.

Eksempel 580 g carbamid, 240 g monoammoniumfosfat, 100 g kal-cineret kieserit, 40 g mikromineralblanding (bestående af 25% jernsulfat, 23% zinksulfat, 5% kobbersulfat, 20% mangansulfat, 2% koboltsulfat og 25% natriumklorid) og 10 g perlit ("Dicalite"®438) anbragtes i en plovskærmixer ("Lodi-ge", type M) og sammenblandedes grundigt under opvarmning til ca. 82°C indtil blandingen var blevet kohæsiv; det tog ca. 15 minutter. Derefter tilsattes yderligere 40 g perlit ("Dicalite" ®438) og efter gennemblanding i nogle få minutter aftappedes blandingen i varm tilstand og afkøledes på bakker.

147652 9

Kornstørrelsesfordelingen var,bestemt ved sigteana- lyse: >2000μ 4,90 g 4,6% >1250μ 25,62 g 24,0% > 800μ 64,26 g 60,1% > 600μ 96,40 g 90,2% > 500μ 103,00 g 96,4% > 300μ 106,55 g 99,7% > 200μ 106,84 g 99,9% > 100μ 106,89 g 100,0% > 0μ 106,90 g 100,0%

Til bedømmelse af produktets anvendelighed anbragtes det i varmeskab ved 60°C i to døgn og udviste herved ingen klumpnings- eller sammenbagningstendens.

Til sammenligning fremstilledes et lignende produkt, og med samme sammensætning, men på den måde at hele mængden af perlit, der virker som særligt anti-sammenbagnings-middel, tilsattes efter at blandingen havde nået temperaturen ca. 82°C og var blevet kohæsiv. Dette produkt viste efter afkøling en svag klumpningstendens ved anbringelse i varmeskab ved 62°C. Kornstørrelsesfordelingen var omtrent som angivet ovenfor.

Til yderligere sammenligning fremstilles på tilsvarende måde - med samlet tilsætning af perlit efter at maksimumstemperaturen var nået og blandingen var blevet kohæsiv - et lignende præparat, hvis sammensætning alene afveg fra de to foregående ved at de 100 g kalcineret kiese-rit var erstattet med 200 g MgSO^,71^0. Her opvarmedes kun til 45°C, idet blandingen let blev kohæsiv allerede ved den temperatur. Ved forsøg med opbevaring af det afkølede produkt i varmeskab ved 60°C udviste det stærk klumpningstendens. Kornstørrelsesfordelingen var omtrent som ovenfor.

Til sammenligning fremstilledes også et produkt som førstnævnte, men med anvendelse af ukalcineret kieserit (MgSO^^O) i stedet for kalcineret kieserit, og i øvrigt på samme måde. Det ukalcinerede kieserit er meget tungtop-løseligt, og blandingen dannede ikke granulat under frem 147652 10 stillingen, men forblev et blandingspulver, der ikke udviste sammenbagningstendens.

Endelig fremstilledes til sammenligning et produkt der afveg fra det førstnævnte ved slet ikke at indeholde noget anti-sammenbagningsmiddel, men hvor magniumsulfatet som foreskrevet i henhold til opfindelsen anvendtes som kalcineret kieserit. Dette produkt udviste stærkt sammenbagningstendens. Kornstørrelsesfordelingen var omtrent som ovenfor.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan der fremstilles et granulat til anvendelse som kraftfodertilskud til drøvtyggere og som er lagerstabilt i lang tid, selv i varme klimater, og som kan tåle robuste transportforhold, fx i tankvogn eller ad pneumatisk vej. Produktet bevarer konstant sammensætning og kan indblæses i grovfoder, fx snittet halm eller hø og fordeles jævnt i det uden separeringstendens. Produktet kan derfor fremstilles industrielt og indblandes i det endelige foder på enkelte landbrugsbedrifter.