DK161422B - Fremgangsmaade og apparat til hydrolysering af keratinholdigt materiale - Google Patents

Description

i

DK 161422 B

Den foreliggende opfindelse angår hydrolyse af keratinholdigt materiale, men specielt kontinuert bearbejdning af keratinhol digt materiale med det formål at udvirke uafbrudt hydrolysering af dette.

I de kendte apparater og fremgangsmåder til udvirkning af hydroly-5 sering af materialer, herunder fjer, omfatter sådanne fremgangsmåder normalt konstruktioner, der forudsætter chargevis behandling af sådant materiale for at opnå det ønskede resultat. Man vil let kunne forstå, at problemet med den chargevise operation er, at det kræver et betydeligt tidsrum at fylde standardbeholderen, hvori fjerene eller andet materiale 10 behandles, og hvori materialet dernæst kan underkastes nogen blanding, før fjerene enten overføres til en anden beholder eller underkastes opbygning af varme og deraf følgende tryk i samme beholder til udvirkning af den ønskede hydrolyse. Som man let vil forstå, er den tid, der er nødvendig for at gennemføre hele den chargevise proces, opnåelse af den 15 nødvendige temperatur- og trykforhøjelse og kemisk reaktion således betydelig, og det kan, som det er velkendt inden for området, typisk tage så lang tid som 30 minutter at fylde den standardbeholder, der anvendes ved denne type operation, et kvarter at opbygge den ønskede temperatur og det ønskede tryk ved indirekte varmetilførsel og yderligere en halv 20 time eller mere ved den ønskede temperatur og det ønskede tryk i beholderen for gennemførelse af hydrolyseringsprocessen, efterfulgt af tryk-og temperaturreduktionsperioden, som kan vare så meget som 1 time, før chargen af hydrolyserede fjer kan tømmes ud eller fjernes på anden måde.

Efter dette tørres det således hydrolyserede materiale ved yderligere 25 varmetilførsel. Den chargevise fremgangsmåde er således i almindelighed langsom, besværlig og ineffektiv, for såvidt som den ikke let kan underkastes automatisering, og den er ydermere tilbøjelig til at frembringe en varierende hydrolyseringsgrad af det opnåede slutprodukt p.g.a. de variationer i varmebehandlingen, der indtræffer under den udvidede eks-30 poneringstid.

Et eksempel på et apparat og dets virkemåde ved omdannelse af fjer ved hjælp af hydrolyse er vist i US patentskrift nr. 2.702.245. I dette patentskrift beskrives det, at fjer kan dampbehandles ved indirekte tilførsel af varme til våde fjer ved den chargevise proces, under nogen 35 blanding, ved et tidsforbrug på mere end mindst 1½ time.

Et andet eksempel på en delvis chargevis proces til behandling af fjer ved hydrolysering er vist i ansøgerens US patentskrift nr.

3.830.150, som viser midler til mekanisk findeling af fjer til stykker

DK 161422 B

2 af relativt lille dimension, hvilke derefter gøres forholdsvis pumpelige, hvis de bæres i en vis mængde vand. Men de knuste fjerstykker forbi ødgøres ikke, de varmebehandles ikke i processen, og det har desuden vist sig, at findelingsprocessen kræver en betydelig mængde effekt, 5 hvilket gør processen temmelig uøkonomisk.

US patentskrift nr. 3.272.632 beskriver et apparat og dets anvendelse til omdannelse af affald og fjer med henblik på yderligere kommerciel udnyttelse. I patentskriftet beskrives en fremgangsmåde, ved hvilken fjerkræbiprodukter, såsom indmad, blod og fjer, omdannes til et an-10 vendeligt fødevareprodukt ved, at de underkastes varme eller kogning i et varmt oliebad ved forhøjet temperatur. Selvom denne type teknik frembringer et anvendeligt slutprodukt, er kvalitetskontrol temmelig vanskelig at opretholde, og desuden gennemføres operationen i mange trin og er af tidligere forklarede årsager temmelig uøkonomisk og ineffektiv.

15 US patentskrift nr. 3.617.313 beskriver en hydrolyseringsproces, ved hvilken fjer komprimeres og i en kontinuert strøm formes til en prop, der er udformet til at lukke tilgangen til hydrolyseringsretorten for således at hindre retorttrykket i at slippe ud, og deri udvirke nogen hydrolysering i en form for kontinuert strømning. En sådan ti 1 -20 gangstætning afhænger imidlertid meget af fjerenes fysiske egenskaber og af, at de i det væsentlige ikke er fortyndet med andet materiale, såsom blod eller affald. Og da en sådan fortynding af råmateriale, såsom fjer, med denne type affald er forholdsvis almindelig, er tilgangstætningen af denne type hydrolyseringsapparatur meget vanskelig at opretholde vedva-25 rende, og den kan ikke opretholdes på alle materialer, der typisk indgår i affaldshydrolyseringsprocessen. Den beskrevne fremgangsmådes anvende-ligehed er derfor underlagt væsentlige begrænsninger.

Forskellige andre ældre US patentskrifter, der beskriver variationer af fremgangsmåderne og apparaterne til hydrolysering af cellulosema-30 terialer omfattende keratinholdige materialer og vegetabilske substanser, er vist i US patentskrifterne nr. 2.681.871, 3.745.178, 2.739.086, 833.422, 1.565.282, 3.071.468 og 695.878.

Det er også kendt, at der anvendes en fremgangsmåde, ved hvilken fjer omdannes til et anvendeligt produkt, såsom ved hydrolysering, men 35 dens udøvelse kræver to trin. I det indledende trin, som i sagens natur er chargevis, underkastes de våde fjer mellemliggende tryk og temperaturer, men uden nogen blanding eller omrøring for at omdanne dem til pumpelig konsistens, mens de under tryk værende fjer i det andet trin pum-

DK 161422 B

3 pes chargevis til en omrørt hydrolyseretort til portionsvis hydrolysering ved forhøjet temperatur og tryk. Denne proces opretholder imidlertid en chargevis drift, i det mindste i de indledende trin, hvor fjerene gøres mere strømmelige, og da der ikke er tale om en kontinuert opera-5 tion, kan den ikke let automatiseres p.g.a. den forbehandlingsproces, der gennemføres på fjerene. Desuden er, p.g.a. fjerenes variable opholdstid under tryk og varme, som er uundgåelig i et første trin af denne art, den udstrakte tid til tømning af beholderen for den indledende charge, tilbøjelig til at frembringe nogen, om ikke betydelig variation 10 i det slutprodukt, der fås, og før det føres ind i hydrolyseringsretorten.

Den foreliggende opfindelse har som formål at tilvejebringe en kontinuert fremgangsmåde og et apparat til udøvelse af denne fremgangsmåde, hvormed fjer, hår og andre keratinholdige materialer med høj effektivi-15 tet og under meget kontrollerbare betingelser, i kombination med andre fjerkræbiprodukter og animalske biprodukter, såsom blod, affald o.l., kan omdannes til en kombination af foderprodukter med høj næringsværdi.

Dette formål opfyldes med den i krav 1 angivne fremgangsmåde og det i krav 12 angivne apparat.

20 Opfindelsen tilvejebringer en kontinuert fremgangsmåde til hydrolysering af keratinholdige produkter, såsom fjer, ved hjælp af indbyrdes forbundne fluidicerings- og hydrolyseringsbeholdere, der muliggør kontinuert strømning af materialet, som skal hydrolyseres, gennem et sådant apparat uden signifikant forøgelse af den varme og det tryk, der kræves 25 under behandlingen.

Opfindelsen tilvejebringer desuden et apparat til hydrolysering af fjer eller lignende, hvori både fluidicerings- og hydrolyseringsbeholdere er indbyrdes forbundet med et pumpeorgan, der effektivt regulerer strømmen af produktet, som hydrolyseres, mens den på samme tid opret-30 holder ensartethed i apparatmiljøet, hvorved kvalitetskontrol sikres, en forbedret fremgangsmåde til hydrolysering af fjer eller andre keratinholdige materialer ved anvendelse af kraftig omrøring eller blanding af produkterne i det mindste i fluidiceringsbeholderen og muligvis også i den tilhørende hydrolyseringsbeholder, således at den tid, der kræves 35 til hydrolysering ved et givet tryk og en given temperatur, reduceres stærkt, og et apparat til anvendelse ved behandling af hydrolyserbare materialer, i hvilket sådanne materialer fluidiceres signifikant ved, at produkterne blødgøres og reduceres til signifikant mindre komponenter

DK 161422B

4 til forøgelse af produktstrømningen gennem det fungerende apparat.

En yderligere fordel ved opfindelsen er, at hydrolyseringsapparatet j kan opbygges ud fra et hensigtsmæssigt arrangement af tilgængelige beholdere og pumper, men som ikke desto mindre muliggøre kontinuert be-5 handling til forskel fra chargevis behandling, som er kendt inden for området, til udvirkning af uafbrudt produkthydrolysering.

Endelig er det en fordel ved opfindelsen, at der tilvejebringes et hydrolyseringsapparat og en fremgangsmåde, som kræver minimalt tilsyn under drift, men samtidig og p.g.a. kontinuiteten i operationerne, sik-10 rer højeffektiv kvalitetskontrol af det resulterende hydrolyserede slutprodukt .

Før der foretages en detaljeret analyse af strukturen af opfindelsen, skal der gives en redegørelse for hydrolyseringen af keratiner. Både keratinerne og hydrolyseringsprocessen er yderst komplekse, og de 15 tilgængelige informationer om emnet er ikke altid i indbyrdes overensstemmelse. Da de fleste undersøgelser inden for dette område hovedsagelig er foretaget på fjer, kan forklaringen bedst gives ved hjælp af fjerkeratin.

Fjerkeratinerne er et komplekst organiseret, dvs. systematisk ar-20 rangeret protein, der er opbygget af omkring 18 forskellige kendte aminosyrer af varierende værdi og væsentlighed for dannelsen af legemsvæv.

Behandlede eller hydrolyserede fjer er den væsentligste cystinkilde. Cy-stin er et produkt, som er værdifuldt i sig selv, men desuden er meget værdifuldt, fordi det reducerer behovet for det bekostelige methionin i 25 og med, at det muliggør anvendelse af mindre methionin.

I naturlig tilstand er keratinerne sådan, som de forekommer i fjer, næsten ufordøjelige for dyremaven, idet 90% af produktet sådan omtrent er ufordøjeligt i den naturlige tilstand. I det væsentlige vil keratiner af denne art ubrugt passere direkte gennem dyrets fordøjelseskanal, ho-30 vedsagelig p.g.a. deres store resistens over for angreb af fordøjelsessafterne og enzymerne i dyret.

Keratiner består ligesom andre proteiner af kæder af aminosyrer forbundet med peptidtværbindinger, idet aminogruppen på én aminosyre kombineres med carboxyl gruppen på den tilstødende og så fremdeles, ind-35 til der kan være sammenbundet så mange som adskillige tusinde aminosyrer i en enkelt proteinmolekylkæde. I den naturligt forekommende tilstand er disse molekylkæder arrangeret på ordnet måde i forhold til hinanden, i stor udstrækning i form af, hvad der kan defineres som siksak-lignende

DK 161422 B

5 kæder i foldede flader eller tæt-pakkede, skrueformede spiraler eller en kombination af begge. Disse molekylkæder er primært forbundet indbyrdes med hydrogenbindinger, og aminosyrerne i kæderne, og i nogen udstrækning mellem kæderne, er forbundet indbyrdes med peptidtværbindinger.

5 Den mest udbredte fremgangsmåde til behandling af keratinhol dige fjer til forbedring af deres fordøjelighed er at udsætte dem for vand ved forhøjet temperatur, en fremgangsmåde, der generelt kan betegnes som damphydrolysemetoden. Andre fremgangsmåder, der er blevet udviklet i et forsøg på at forbedre damphydrolysen, omfatter enzymatisk, syre- eller 10 al kalihydrolyse, men sådanne fremgangsmåder er overdrevent bekostelige, eller de kan være destruktive over for essentielle aminosyrer og derfor faktisk være kommercielt uanvendelige.

Som bekendt blødgøres fjer af vand ved forhøjet temperatur. En temperatur på 100°C kan opnås ved atmosfærisk tryk. Selvom hydrolysegraden 15 ved denne temperatur er forholdsvis ubetydelig, har det varme vand en virkning på den fysiske karakter af fjerene som sådanne. Det varme vand har hovedsagelig en tendens til at fjerne den voksagtige belægning på fjerene og gør dem temmelig gennemblødte, slatne og skrøbelige, således at de er tilbøjelige til at gå i stykker, hvis de bearbejdes mekanisk.

20 Hydrogenbindingen mellem molekyl kæderne og peptidtværbindingerne mellem aminosyrerne kan brydes af damp, ved enzymatisk påvirkning eller ved kemisk hydrolyse. Dette giver kæderne mulighed for at folde sig ud eller folde sig op på tilfældig måde. Når dette sker, mister proteinet sin oprindelige naturlige egenskab og siges i almindelighed at være des-25 organiseret eller denatureret, selvom der ikke er nogen manifesteret ændring i dets sammensætning. I denne tilstand er dets modtagelighed for angreb af fordøjelsessafter og enzymer øget betydeligt.

Blandt de aminosyrer, der indgår i keratiner, udgør cystin en stor andel. Aminosyrerne forekommer som del af peptidkæden. Cystintværbind-30 ingen kaldes en disulfidtværbinding, fordi dens centrale binding er mellem to svovl atomer. Når cystindisulfidtværbindingerne brydes, frigøres cystinet, som derefter delvis omdannes til lantionin, ornithin og eventuelt andre svovlholdige forbindelser, men hovedsagelig førstnævnte, som er en usædvanlig og ikke essentiel aminosyre, der normalt ikke er til 35 stede i de naturlige fjer. Cystin er praktisk taget den eneste af de 18 aminosyrer, for hvilken der ses en signifikant reduktion af den analyserede mængde under typisk damphydrolyse.

Uheldigvis ledsages udfoldningen af keratinkæderne af en ugunstig

DK 161422 B

6 virkning, der kun kan påvises ved egentlige fodringsforsøg, en virkning, der resulterer i formindskelse af den tilgængelige næringsværdi ud over et vist punkt af behandlingen. Den optimale næringsværdi fås, når forskellen mellem den første virkning (udfoldningen) og den anden virkning 5 (nedbrydningen) er størst mulig. Dette indtræffer ved typisk damphydrolyse, når pepsinfordøjeligheden af det tørrede fjermel, målt ved AOAC standardmetoden under anvendelse af 0,2% pepsin, har nået ca. 75%. Over og under dette punkt falder den aktuelle næringsværdi markant.

Næringsværdien af fjer måles sædvanligvis ved fodring af kyllinger, 10 idet de tilgængelige, svovlbærende aminosyrer, methionin og cystin, hovedsagelig cystin, er de højst værdsatte elementer ved fodring af fjerkræ.

Forholdet mellem hydrolyseringstemperaturen og den tid, der kræves for at nå en 75% pepsinfordøjelighed under anvendelse af direkte dampin-15 jektion, ikke nødvendigvis en varmekappe, og uden omrøring, er vist i figur 4, som er taget fra USDA Utilization Report No. 3 fra 1961. Dette er naturligvis ikke det samme som man ville få med varmekappe og omrøring, heller ikke under bibeholdelse af 75% fordøjelighedskriteriet, men analyserne er nært sammenlignelige. Den hurtighed, hvormed tiden til 20 pepsinfordøjelighed formindskes, efterhånden som temperaturen forøges ved fjerhydrolysering, ses let.

Forholdet mellem hydrolyseringstiden og pepsinfordøjeligheden, når varme tilføres ved direkte dampinjektion, ikke nødvendigvis med varmekappe, og uden omrøring, er angivet ved det i figur 3 viste diagram, 25 hvor kurve A, som også er taget fra den ovenfor nævnte USDA Utilization Report No. 3, viser forholdet mellem tid og temperatur til opnåelse af 75% pepsinfordøjelighed af de hydrolyserede fjer. Igen er behandlingen af fjerene under disse forhold, som vist i diagrammet, ikke den samme som den ville være ved anvendelse af varmekappe på hydro!yseringsbehold-30 eren og med omrøring deri, men i det mindste er forholdet mellem disse to procestypers data temmelig parallelt. Man kan også se den hurtige forøgelse i fordøjelighedprocent i begyndelsen, som efterfølges af langsom, men konstant yderligere forøgelse af samme i tidens løb. I kurve B i figur 3 beskrives de værdier, der fås fra USDA dataene ved multiplice-35 ring af pepsinfordøjelighedsprocenten med indholdet af cystin plus methionin, der er tilbage efter behandlingen, og dette udregnes som: 7

DK 1614 2 2 B

% pepsinfordøjelighed x Austin + »ethionin i behandlet materiale „ % cystin + methionin i oprindeligt materiale

Den resulterende kurve beskriver groft, hvad der sker med den ti 1 -5 gængelige næringsværdi af svovlbærende aminosyrer inden for normal behandlingstid. Mens forholdet ikke holder stik under en mere udstrakt behandling, har det nogen gyldighed, hvis man accepterer den registrerede konklusion, at der kun er små forskelle i gyldighed eller tilgængelighed mellem de forskellige aminosyrer og begrænser konklusionen til normal 10 behandling.

Den aktuelle formindskelse i tilgængelig næringsværdi ud over 75% pepsinfordøjelighedspunktet er tilbøjelig til at overstige den, der fås fra kurven ved beregning som anført ovenfor, navnlig ved høje behandlingstemperaturer. Der er ikke nogen simpel forklaring på dette.

15 En mulig forklaring er, at aminosyrerne kan eksistere i to kemiske former, der ikke kan skelnes fra hinanden. Fjeraminosyrer kan forekomme naturligt i, hvad der kendes som L-formen. Når de opvarmes med alkali, såsom hydratkalk, omdannes op til 50% af dem til den unaturlige form, der er kendt som D-formen, hvilken udnyttes mindre effektivt af de ani-20 malske fordøjelsessystemer. Denne omdannelse kaldes racemisering. Da alkaliets funktion er at virke som en katalysator, kan man forestille sig, at varme alene også kan bevirke nogen omdannelse.

En anden mulig forklaring er, at høje temperaturer eller udstrakt opvarmning og ledsagende oxidation kan få de frigjorte fri aminosyrer 25 til at undergå yderligere komplekse omsætninger, der omfatter reetablering af nogen tværbinding. I hvert fald synes de faktorer, der virker i retning af formindskelse af den tilgængelige næringsværdi at indtræffe mere markant ved højere temperaturer i en sådan udstrækning, at en høj-temperatur-korttids-hydrolyseringscyklus kan tabe mere næringsværdi end 30 en middeltemperatur-middeltid-cyklus.

Man bør lægge mærke til, at indvirkningen af omrøring på hydrolyseringsreaktionen ved en given temperatur, såsom ved hjælp af kraftig omrøring, forøger hydrolyseringsprocessens hastighed stærkt. En given pepsinfordøjelighed kan udvikles på meget kortere tid ved en given tempera-35 tur eller ved en lavere temperatur inden for samme tidsrum, når der yderligere anvendes kraftig omrøring. Dette skyldes uden tvivl omrøringens effekt til at forbedre varmeoverførslen, splitte fjerene ad og forøge deres eksponering for vandingrediensen.

DK 161422B

8

Opfindelsen tilsigter således at tilføje produktet som skal hydrolyseres, såsom fjer, kraftig omrøring af to årsager. Indledningsvis sørger kraftig omrøring af fjerene, mens de passerer gennem en indledende beholder eller fluidiceringsbeholder, og mens nogen varme tilføres sam-5 me, i almindelighed for en mere accelereret blødgøring af fjerene, i deres fugtige tilstand, hvorved massen gives en mere flydedygtig konsistens, og der sørges for, at den let kan strømme gennem beholderen og for den sags skyld hele hydrolyseringsapparatet, og den kontinuerte behandling af samme understøttes. Desuden tilvejebringer det, at man sør-10 ger for en mere flydedygtig tilstand, for strømmeevnen af fjer-fugtig-hedsmassen, en kontinuert og fyldestgørende tætning ved pumpen til den anden beholder eller hydrolyseringsbeholderen, hvortil massen kontinuert strømmer, til tilvejebringelse af en kontinuert hydrolyseringsproces i denne anden beholder. En yderligere grund til at udsætte fjermassen for 15 kraftig omrøring, i det mindste i fluidiceringsbeholderen eller den første beholder og måske også i den anden beholder eller hydrolyseringsbeholderen er, at fjermassen splittes i meget mindre stykker, der som tidligere forklaret, har en tilbøjelighed til at forøge produktoverfladen, som udsættes for hydrolyseringsprocessen og derved stærkt forøge hastig-20 heden af den kemiske reaktion. At den kraftige omrøring, navnlig i fluidiceringsbeholderen eller den første beholder, har en tendens til betydeligt at forøge den procentuelle størrelsesreduktion af fjerpartiklerne, kan let ses af det følgende informationsskema.

25 30 35

DK 161422 B

9

Parti kel størrelse, fluidicerede og ikke fl indicerede fjer

Ubehandlede Chargevis Fluidicerede fjer fjer fra blødgjorte 5 slagtekylling fjer Mild om- Kraftig om røring røring

Beholderdiameter -- 152 cm 61 cm 61 cm

Kappetemperatur -- ca. 107°C 171°C 171°C

10 Omrører, rpm -- 50 9 250

Tid, minutter gennemsnit 15 15 15 % partikler med angivet længde: 15 0 - 1,2 cm 3 2 53 98 1,2 - 2,5 cm 5 7 36 1 2.5 - 2,7 cm 29 24 81 2.7 - 5,0 cm 25 25 1 5,0 - 6,2 cm 21 25 1 20 6,2 7,5 cm 4 9 1 7.5 - 8,7 cm 4 1 8.7 - 10,0 cm 1 3 10.0 - 11,2 cm 2 11,2 - 12,5 cm 1 1 25 12,5 - 13,7 cm 3 13,7 - 15,0 cm 2 1 15.0 - 16,2 cm 2

Total 100 100 100 100 30 Omtrentlig massedensitet, kg/m3 480 720 720 720 35 Som det fremgår, forøges procentdelene af mindre fjerpartikelstør relser betydeligt, når de fluidicerede fjer udsættes for kraftig omrøring. Fx. reduceres kun 53% af dem i størrelse til fra ca. 0 til 1,2 cm, når fjerene udsættes for mild omrøring. Derimod reduceres 98% af en så-

DK 161422 B

10 dan fjermasse til partikelstørrelser på mindre end 1,2 cm, når der foretages kraftig omrøring af de fluidicerede fjer. Desuden, og som det er forklaret tidligere med hensyn til hydrolysebehandling af fjer ved den kendte teknik, hvor hidtidige chargevise processer, navnlig med hensyn 5 til fjer, kan have taget så meget som 3 timer for at opnå en helt hydrolyseret fjermasse, mens denne tid ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen reduceres til mindre end eller ca. 1 time for at opnå et komplet slutprodukt.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen omfatter følgende trin. Det våde 10 råmateriale, såsom fjer, hår eller andre keratinhol dige materialer, som desuden kan omfatte formalede hove og tånegle og med vand tilsat, om nødvendigt, for frembringelse af en vis fugtighedsgrad, underkastes, mens det er under kontinuert strømning uden at blive sat under tryk og mens det omrøres kraftigt, en varm, vandmættet atmosfære i en første be-15 holder. Denne første beholder, der kan defineres som en fluidiceringsbe-holder, sørger for en større blødgøringsgrad af fjerene eller den kerati nhol dige masse end der kan opnås i den portionsvise koger. Den er yderst effektiv til at nedbryde fjerene til mindre eller ganske små stykker, idet en sådan virkning afhænger stærkt af, hvor kraftig den om-20 røring, der udøves på fjermassen i beholderen, er. Den kendte type chargevise kogere omrører kun fjerene, når kogning finder sted. Fluidice-ringsbeholderen ifølge opfindelsen slår i realiteten fjerene temmelig voldsomt, og den kraftige omrøring er så effektiv til at reducere partikelstørrelsen, at den kan styres temmelig præcist som vist i det infor-25 mationsskema, der er anlyseret tidligere i denne sammenstilling. I denne tilstand er fjermaterialet ofte i en tilstrækkelig flydedygtig tilstand til, at det i en kontinuert strøm kan pumpes til en anden under tryk værende beholder, som kan defineres som hydrolyseringsbeholderen, og hvori hydrolysering af massen til det fordøjelige produkt finder sted til for-30 bedring af dets næringsværdi som tidligere forklaret. Efter dette og når hydrolyseringsmassen passerer genem den anden beholder på det tidspunkt, den når dennes udgangsside, pumpes massen endnu engang fra beholderen, hovedsagelig under indvirkning af det i beholderen opbyggede tryk og til et sted, hvor det kan tørres, enten naturligt eller med et varmeaggregat 35 til en temmelig mel- eller pulveragtig konsistens, eller det kan kombineres med andre biprodukter såsom blod, affald o.l. til fælles tørring til et kombinationsmel- eller pulver med stærkt forbedret næringsværdi.

Som det er velkendt, kan et produkt af denne art let sættes navnlig til

DK 161422 B

π foder til dyr og kæledyr til forbedring af foderets næringsværdi, navnlig dets proteinindhold.

Den kontinuerte karakter af fremgangsmåden ifølge opfindelsen gør, at den let kan underkastes mekanisering og fuldautomatisk kvalitetskon-5 trol og således giver et produkt med forbedret næringsværdi, der behandles med forbedret effektivitet i forhold til, hvad der er mulighed for med den kendte teknik.

På tegningen fremstiller figur 1 et skematisk billede af fluidice-rings-og hydrolyseringsapparatet ifølge opfindelsen, 10 figur 2 viser et skematisk snitbillede gennem en pumpe af den type, der kan anvendes til både at tvinge den fluidicerede masse fra fluidice-ringsanlægget og til hydrolysatoren som vist i figur 1 og til at hindre eventuelt tryk i at slippe fra sidstnævnte beholder tilbage til fluidi-ceringsanlægget, 15 figur 3 viser som tidligere forklaret forholdet mellem hydrolyse ringstiden og udviklingen af pepsinfordøjelighed for en fjermasse under angivne betingelser, og figur 4 fremstiller et diagram, der viser forholdet mellem hydrolyseringstemperaturen og den tid, der kræves for at opnå en 75% pepsinfor-20 døjelighed ved direkte dampinjektion.

Der henvises nu til figur 1, som viser hydrolyseringsapparatet ifølge opfindelsen, hvilket omfatter en beholder 2, som mere deskriptivt kan defineres som en fluidiceringsbeholder, som gennem hele sin udstrækning har en central hulhed 3 og er omgivet af en kappe 4, mere passende 25 betegnet en dampkappe og i hvilken det hydrolyserbare materiale, såsom fjer eller andre keratinholdige materialer, kan anbringes og behandles for at gøre dem mere flydedygtige på den måde, der er forklaret tidligere. Ved den ene ende af beholderen 2 er der en indgang 5, og denne indgang fungerer som en faldpassage, hvori de ubehandlede og rå fjer ind-30 ledningsvis kan fødes til påbegyndelse af hydrolyseringsprocessen. På samme tid kan noget vand indføres gennem denne indgang. Monteret, såsom ved hjælp af lejerne 6 og 7 ved hver af beholderens to ender, er der en aksel 8 rettet koncentrisk ind gennem hele længden af beholderen 2, hvilken aksel omfatter et stort antal omrøringsorganer 9, såsom de viste 35 skovle til frembringelse af den kraftige omrøring af de fugtige fjer, som injiceres i apparatet gennem indgangsfaldpassagen 5. Disse skovle kan også være lidt skråtstillede for at give massen nogen bevægelse langs længden af beholderen og for at tømme denne. Ved den modsatte ende

DK 161422B

12 af beholderen 2 er fluidisatortømningsfaldpassagen 10, som omfatter en indstillelig overløbsdæmning, som ved 11, med det formål at styre strømmen af det under fluidicering værende materiale gennem beholderen 2 som under dets behandling.

5 I arbejdsmodellen for opfindelsen er beholderen 2 2,5 til 3,6 m lang og l\ til 3 fod i diameter. Dens omrøreraksel 8 er udformet til at dreje såsom ved hjælp af en motor (ikke vist) i et område fra ca. 150 til 350 rpm, og fortrinsvis i nærheden af 250 rpm. Dens dampkappe er udformet til let at akkomodere de foretrukne tryk i nærheden af 4,9 til 10 8,3 bar for derved at udvikle en foretrukket temperatur deri på 160°C til 180°C, som igen konvekterer varme i beholderen 2, uden at skabe noget tryk deri, til en temperatur på mindre end 100°C. Men forståeligt vil fremgangsmåden også virke i et trykinterval fra 1,8 til 13,7 bar, hvilket giver kappetemperaturer mellem 130°C og 199°C.

15 Da tørre fjer, eksempelvis, kun indeholder ca. 20% vand, indbefat ter den resterende del en overfladefugtighed, der normalt er på fjerene, når de leveres til en hydrolysator. Fjer leveres sædvanligvis ret våde til anlægget, men hvis ikke, kan der tilsættes en lille mængde vand sammen med fjerene, når de indføres i indgangen 5 som tidligere forklaret.

20 Den væsentlige funktion af denne fluidisator eller beholderen 2 er at omdanne de store, stive og tørre fjer til en pumpelig konsistens på effektiv måde og indføre dem i et kontinuert strømningsmønster. Dette opnås ved at skabe et varmt, dampfyldt og vandmættet rum ved atmosfærisk tryk i fluidisatoren, hvori fjerene også slås kraftigt af skovl organerne 25 9, som roteres med høje hastigheder som tidligere angivet. Vanddampen, ved atmosfærisk mætningstemperatur, på ca. 99°C, men ikke over 100°C, fjerner den voksagtige belægning fra fjerene som analyseret tidligere og blødgør så fjerene, hvilket gør dem slatne og mindre seje, og reducerer desuden deres partikelstørrelse betydeligt til mindre end 1,2 cm katego-30 rien som analyseret tidligere med hensyn til de i sammenstillingen af opfindelsen indeholdte data. Den primære varme til frembringelse af damp i fluidisatoren leveres af dampkappen, som normalt forsynes med damp under tryk, men det må bemærkes, at en varmekilde med anden energi ligeså vel kunne anvendes, hvad enten det var varm olie, elektricitet eller 35 lignende.

Den i beholderen 2 opnåede fluidiceringsgrad afhænger af kappetemperaturen, omrøringens voldsomhed og fjerenes opholdstid deri. Typisk er opholdstiden for fugtige fjer i fluidisatoren 2 ifølge opfindelsen et

DK 161422 B

13 eller andet sted i intervallet fra 10 til 15 minutter eller betydeligt mindre end hvad der kræves for at opnå tilsvarende behandling af fjerene i anlæggene ifølge den kendte teknik. Det enestående ved den foreliggende opfindelse og den behandling, den muliggør af fjerene, ligger i, at 5 fjerene ikke bringes under tryk i fluidiceringsbeholderen og endvidere den kraftige omrøring i beholderen, hvorved der opnås en høj grad af materialeopdeling, således at materialets blødgøring accelereres ved forholdsvis lave temperaturer og på signifikant kort tid. Der finder kun ringe eller ingen hydrolysering sted i fluidiceringsbeholderen ifølge 10 opfindelsen, hovedsagelig p.g.a. den forholdsvis lave temperatur, der er tale om. Fjerene, fx., reduceres fra den oprindelige fysiske tilstand, hvori de fleste af dem har været i intervallet fra 2,5 til 15 cm lange, stive og fuldstændig ufleksible, til en varietet af små, våde, opblødte og slatne stykker, for det meste noget mindre end 1,2 cm lange, med kun 15 nogle få på op til 5 cm i længden. Produktet bliver på dette stadium meget mere kompakt, halvstrømmeligt, og fluidisatoren forøger som resul-tat heraf fjermassens massetæthed fra omkring 480 til 640 kg/m . I denne tilstand vil fjerene strømme meget lettere gennem beholderen 2 ved hjælp af de skrå omrøringsorganer eller skovlene 9 og vil på samme tid ved 20 hjælp af tyngdekraften strømme under indvirkning af sugningen fra en pumpe, såsom en pumpe af skruetype eller lignende.

Ved apparatets 1 udtømningsfaldpassage 10 drives den slamlignende masse af små fjerstykker eller andet keratinholdigt materiale ved pumpens 12 sugning som vist i figur 2, idet den først drives af pumpens 25 skrueformede blad 13 og derefter under indvirkning af dens temmelig rotorlignende organ 14, som samvirker i den komplementære og fremadskridende hulhed 15 om at drive den fluidicerede masse af fjer mod hydrolyseringsbeholderens 17 indgangsoverdel 16.

Denne pumpe 12 kan være en hvilken som helst type pumpeorgan, der 30 er i stand til at opbygge en trykhøjde med det produkt, den pumper, og til formål omfattet af denne opfindelse er udformet til at sørge for strømning af de fluidicerede fjer under tryk ind i beholderen 17, mod det indre tryk, som allerede er opbygget i beholderen under dens drift og samtidig hindre noget af det tryk, der er i hydrolyseringsbeholderen 35 i at udtømmes og passere genem pumpen 12 og til fluidisatoren, hvor tryk ikke ønskes. Pumper af denne art kan indbefatte pumpen af "Tuthil 1 Bump-Ulrich" type, der fremstilles af Tuthi 11 Pump Company, Fort Wayne,

Indiana, men fortrinsvis "Moyno" pumpen, der i dette tilfælde anvendes

DK 161422 B

14 som en fødepumpe, hvilken fremstilles af Robbins & Meyers Company,

Springfield, Ohio, har vist sig yderst tilfredsstillende, og det er denne type pumpe, der er vist i funktion i figur 1 og beskrevet mere specifikt i figur 2 på tegningen. Også "Impco" pumpen, der fremstilles af 5 Improved Machinery Co., Nashua, New Hampshire, kan anvendes til opfindelsens formål. I almindelighed drives den pumpe, der anvendes i en foretrukket udførelsesform, af en motor på ca. 15 hestekraft for derved at opnå den til opnåelse af de ønskede resultater nødvendige effekt.

De fluidicerede fjer indføres så ved hjælp af pumpen 12 i hydroly-10 seringsbeholderen 17. Denne beholder indbefatter en indre hulhed 18 og har en dampkappe 19, som omgiver den og til hvilken varme, normalt leveret gennem damp, leveres til frembringelse af fordampning af noget af den fugtighed, der ledsager materialet som skal fluidiceres, hvilket kontinuert sendes ind i beholderen 17. Dimensionerne af hydrolyserings-15 beholderen i arbejdsmodellen svarer nogenlunde til dimensionerne af fluidiceringsbeholderen 2. Desuden inkorporerer beholderen en aksel 20 gennem hele sin længde, hvilken er lejemonteret ved hjælp af lejerne 21 og 22 og omfatter en serie omrøringsorganer, såsom skovlene 23, til omrøring af det deri indeholdte materiale, som skal hydrolyseres og som 20 samtidig, da skovlene kan være stillet lidt på skrå, også kan sørge for at drive materialet mod apparatets udgangsledning 24.

Omrøreren i hydrolyseringsbeholderen 17 roterer typisk i området fra 150 til 350 rpm og giver igen en kraftig omrøringsgrad i sammenligning med den type omrøring, hvormed kendte apparattyper er forsynet. Men 25 det kan i nogle tilfælde være passende, at omrøringsorganerne 23 i hydrolyseringsbeholderen ikke roteres på så kraftig måde, men snarere roteres i området fra 30 til 150 rpm, da materialet allerede vil være fluidiceret betydeligt, reduceret i dimension, fugtet betydeligt og gjort ganske flydedygtigt som resultat af den stedfundne omrøringsvirk-30 ning i fluidiceringsbeholder 2. Men og af årsager som tidligere forklaret kan det i mange tilfælde være ønsket også at omrøre materialet, som skal hydrolyseres i beholderen 17, kraftigt for derved at accelerere hydrolyseringsprocessen på den måde, der er forklaret tidligere i sammenstillingen af opfindelsen.

35 Det er i denne beholder 17, at hydrolyseringen gennemføres ved en temperatur, der typisk er mellem 135°C og 166°C og dvs. ved et tryk, der typisk er mellem 2,1 og 6,2 bar. Men det er troligt, at temperaturen i denne hydrolyseringsbeholder vil kunne være mellem 130°C og 185°C ved

DK 161422 B

15 respektive tryk mellem 1,8 og 10,6 bar og fortsat fungere rimeligt. Normalt er opholdstiden i denne beholder i nærheden af kun 10 til 20 minutter til opnåelse af total hydrolysering af de deri indeholdte fjerpartikler. Målet med denne beholder og for den sags skyld hele apparatets 5 operation er at opnå en kombination, der giver maksimal næringsværdi af slutproduktet på reduceret tid. Indikationer er at produktet, der er behandlet på måden ifølge opfindelsen, i denne foretrukne udførelsesform, opnår den ønskede pepsinfordøjelighed, målt ved standardmetoden under anvendelse af 0,2% pepsin, i nærheden af ca. 75%, som tidligere forkla-10 ret, og dette udvikles ved hjælp af, at man i dette apparat tilvejebringer en kraftig omrøring ved de lavest mulige temperaturer. Den til udvirkning af den kraftige omrøring nødvendige hestekraft er ikke urimelig p.g.a. den konstante fødehastighed og den forbehandling, fjerene gives i fluidisatoren, som stærkt reducerer deres modstand over for omrø-15 ring.

Udstrømningen af det hydrolyserede materiale foretages ved hjælp af udgangsledningen 24 og gennem udgangspumpen 25. Denne udgangspumpe 25 kan også være i form af en lignende type pumpe som den, der er vist i figur 2, men dens funktion er omvendt, og den tjener mere som en art af-20 målingsanordning, gennem hvilken trykket fra det indre af beholderen 17 kontinuert drosles ved en fremdrivning eller blæsning af det hydrolyserede materiale gennem pumpen og gennem udgangsledningen 26 og til en tørrer eller lignende (ikke vist). Til operation af denne pumpe 25 kræves lille hestekraft, af størrelsesordenen en 3 til 5 hk motor, da den 25 ikke bevirker fremdrivningen af produktet, men derimod simpelthen virker som en modsat trykhøjde mod trykket i beholderen 17 for derved at muliggøre den såkaldte drosl ing af de hydrolyserede fjer og nogen damp kontinuert ud af beholderen. Og, da dampkappen 19, som omgiver beholderen 17, eller en eventuel anden kilde har en tilbøjeligehed til at fortsætte 30 fordampningen af overfladevandet, som bringes ind i beholderen 17 ved hjælp af en pumpe 12, udvikler en sådan fordampning kontinuert yderligere tryk i beholderen 17 ved de ønskede forhøjede temperaturer, der kræves for at opnå hurtig hydrolysering. Da kraftig omrøring også kan finde sted i denne beholder 17, fortsætter hydrolysering af produktet, når det 35 kontinuert strømmer gennem beholderen og på det tidspunkt, hvor det når beholderens udgangsende, nærmest udgangsledningen 24, vil produktet yderligere være fuldstændig hydrolyseret og klar til at blive fordelt til en tørrer, et andet opbevaringssted eller til forsendelse. Det hy-

DK 161422 B

16 drolyserede materiale ledes gennem udgangsledning 26, og det kan således overføres til en chargevis eller kontinuert tørrer for at blive tørret til fjermel eller -pulver eller andet keratinholdigt mel eller pulver, eller det kan kombineres med andre biprodukter eller affald som før 5 nævnt i overensstemmelse med den sædvanlige og ikke ejendomsret-beskyttede praksis for i fællesskab at blive tørret til et kombinationsmel eller -pulver, med eller uden efterfølgende udpresning af en del af dets fedt.

Claims (17)

1. Fremgangsmåde til hydrolysering af keratinholdigt materiale ved hjælp af flere på hinanden følgende foranstaltninger, ved 5 hvilken man opvarmer gennemvædet keratinholdigt materiale i en hydrolysebeholder indtil en fordampning indtræffer og tryk opstår, og holder materialet i bevægelse indtil hydrolysen indtræffer, og derefter pumper det hydrolyserede materiale fra hydrolysebeholderen, KENDETEGNET ved, at man først leverer det fugtige keratinholdige materiale til en første be- 10 holder, opvarmer materialet i denne beholder til en temperatur, som ikke overstiger 100°C, og holder det i kraftig bevægelse, indtil det er blødt og af flydedygtig konsistens, og derefter pumper det fra denne første beholder til hydrolysebeholderen som anden beholder.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at det keratin holdige materiale, som hydrolyseres, omfatter fjer.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, KENDETEGNET ved, at man opvarmer en med kappe forsynet første beholder til en kappetemperatur mel- 20 lem 130 og 199°C ved hjælp af et kappetryk mellem 1,8 og 13,7 bar til opvarmning af fjerene til en temperatur, som ikke overstiger 100°C.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, KENDETEGNET ved, at kappetrykket er 4,8 til 8,3 bar og at kappetemperaturen er 160 til 180°C. 25

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at man sætter vand til materialet før det leveres til den første beholder.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at man bearbejder 30 fjerene kraftigt i den anden beholder ved rotering af omrøringsorganer med 150 til 350 rpm.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at man kontinuert pumper fjerene fra den første beholder til den anden beholder for at 35 hindre, at en del af det i den anden beholder udviklede tryk slipper ud og slår tilbage til den første beholder. DK 161422 B

8. Fremgangsmåde ifølge krav 2, KENDETEGNET ved, at man pumper de hydrolyserede fjer fra den anden beholder, mens man gradvis sørger for samtidig aflastning af noget af det deri genererede tryk.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, KENDETEGNET ved, at man genererer yderligere tryk i den anden beholder for at holde trykket deri mellem 1,8 og 10,3 bar, mens de hydrolyserede fjer pumpes ud af beholderen.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, KENDETEGNET ved, at fjerene under 10 forløbet af fremgangsmåden kontinuert passerer gennem den første og den anden beholder.

11. Fremgangsmåde ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at materialet i den første beholder holdes i bevægelse ved rotation af omrøringsorganer 15 med 150 til 350 rpm, at hydrolysebeholderen sættes under tryk, når materialet pumpes ind i den, og at materialet i hydrolysebeholderen opvarmes til en temperatur mellem 130 og 185°C, indtil der opstår et tryk på 1,8 til 10,3 bar.

12. Apparat til udførelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, KENDE TEGNET ved, at det omfatter en første beholder (2), en med beholderen forbundet fyldningsindretning (5) til kontinuert tilførsel af materiale, en i beholderen (2) anordnet røreindretning (8, 9) til kraftig bevægelse og samtidig viderebefordring af materialet gennem beholderen (2), hvil-25 ken kan dreje med 150 til 350 rpm, en med den første beholder (2) operativt forbundet indretning (4) til opvarmning af det gennem beholderen (2) transporterede materiale, en i hydrolysebeholderen (17) anordnet røreindretning (20, 23) til bevægelse af materialet, en pumpeindretning (12), som forbinder den første beholder (2) og hydrolysebeholderen (17) 30 med hinanden og sørger for kontinuert transport af det flydedygtige materiale fra den første beholder (2) til hydrolysebeholderen (17) og hindrer, at en del af det i hydrolysebeholderen (17) frembragte tryk undviger til den første beholder, og en med hydrolysebeholderen (17) forbundet yderligere pumpeindretning (25), som sørger for en kontinuert 35 bortledning af det hydrolyserede materiale.

13. Apparat ifølge krav 12, KENDETEGNET ved, at den første beholder (2) er omgivet af en varmekappe (4) og er således indrettet, at der ved DK 161422 B hjælp af et kappetryk mellem 1,8 og 13,7 bar kan frembringes en kappetemperatur mellem 130 og 199°C til opvarmning af det gennem beholderen (2) transporterede materiale til ikke over 100°C.

14. Apparat ifølge krav 12, KENDETEGNET ved, at den i den første beholder (2) anordnede røreindretning (8, 9) er forsynet med skovl organer (9).

15. Apparat ifølge krav 12, KENDETEGNET ved, at den i hydrolysebe- 10 holderen (17) anordnede røreindretning (20, 23) er forsynet med skovlorganer (23).

16. Apparat ifølge krav 12, KENDETEGNET ved, at mindst én af pumpeindretningerne (12, 25) er en rotorpumpe. 15

17. Apparat ifølge krav 12, KENDETEGNET ved, at der ved hydrolysebeholderen (17) er anbragt en varmekappe (19).