FI93918C - Stabiloitu rehunlisäaine ja valmistusmenetelmä - Google Patents

Description

9391 8

Stabiloitu rehunlisäaine ja sen valmistusmenetelmä - Stabi-liserat fodertillsatsämne och framställningsförfarande

Keksinnön kohteena on fysiologisesti vaarattomalla polymeeri -päällysteellä varustettu rehunlisäaine, jolla rehun kanssa sekoitettuna on parempi stabiilisuus lämmön ja kosteuden vaikutusta ja mekaanista käsittelyä vastaan, jolloin rehussa oleva lisäaine säilyttää biologisen aktiivisuutensa myös pidempään säilytettäessä, myös epäsuotuisissa olosuhteissa.

Karjan kasvatuksessa käytetyt rehunlisäaineet ovat esimerkiksi niin kutsuttuja tehonlisääjiä, joita lisätään rehuun pienenä annoksena ja jotka saavat aikaan paremman rehun käytön ja nostavat päivittäistä painonkasvua. Tehonlisääjien ryhmän lisäksi rehuun on tavallista lisätä myös lääkeaineita. Keksinnön mielessä myös näitä yhdisteitä kutsutaan rehunlisäaineiksi.

Erityisen mielenkiintoinen rehunlisäaineena on sinkkibasitra-siini, syklinen polypeptidi, joka on suhteellisen stabiili kiinteässä ja liuotetussa muodossa. Rehuseoksissa sinkkibasit-rasiini on oleellisesti pysymättömämpi, mihin on syynä lämmön ja kosteuden vaikutus rehun pelletoinnissa sekä mekaaninen rasitus sekoitettaessa rehunlisäaine rehun kanssa, rehussa olevat raskasmetallit, kuten kupari ja rauta, sekä orgaaniset yhdisteet, kuten esimerkiksi rasva, askorbiinihappo jne., 'jotka aiheuttavat muita reaktioita.

Sinkkibasitrasiinin stabiloimiseksi rehuseoksissa on tehty lukuisia yrityksiä välttää tunnetut haitat. Tähän mennessä ei ole kuitenkaan onnistuttu löytämään myös käytännössä täysin tyydyttävää ratkaisua sille ongelmalle, että sinkkibasitrasii-nin pitoisuus alenee normaaleissa ja erityisesti epäsuotuisissa jatkokäsittely- ja varastointiolosuhteissa, jolloin oli mahdollista yliannostella "varmuuden vuoksi" sinkkibasitrasiinin pitoisuutta koskevan epätietoisuuden vuoksi. Uudemmasta kirjallisuudesta tunnetaan eurooppalaisesta patenttihakemuksesta nro 165 577 mennessä, jossa sinkkibasitrasiini päällys- «. · · 2 9391 8 tetään polymeerillä niin kutsutulla leijukerros-rakeistusmene-telmällä. Tämän menetelmän hyvistä tuloksista huolimatta on osoittautunut, että ehdotettu ratkaisu ei ole täysin tyydyttävä kaikissa olosuhteissa. Tutkimuksissa on todettu, että säilyvyys riippuu voimakkaasti käytetystä rehuseoksesta. Erityisen kriittisinä on pidettävä esimerkiksi mineraalirehuseoksia ja pelletoitua broilerirehua.

Käsillä olevan keksinnön tavoitteena on tuoda esiin rehunlisä-aine, joka on riittävän stabiili myös niin kutsutuissa kriittisissä rehuissa rehua jatkokäsiteltäessä ja varastoitaessa.

Keksinnön mukaisesti tavoitteeseen päästään siten, että poly-meeripäällysteen pinta on sileä ja täysin peittävä, jolloin päällysteaineen määrä on välillä 2,5 ja 30 painoprosenttia lähtöaineesta laskettuna ja pinnoite on levitetty käyttämällä rakopyörre-leijukerrosmenetelmää. Rehunlisäaine päällystetään niin kutsutulla (SKD Spaltkreisel-Dynamikfilter)-rakeistusme-netelmällä, jossa jauhemainen lähtömateriaali päällystetään rakopyörre-leijukerrosrakeistuslaitteessa (esim. HSP-5/10, Hiittlin, Steinen) täydellisesti päällystysaineella. Teknillinen laite, jolla menetelmä suoritetaan, on julkistettu saksalaisessa patenttijulkaisussa 29 32 803 ja eurooppalaisessa patenttijulkaisussa 146 680. Yllättäen on osoittautunut, että rehunlisäaineella, joka on päällystetty käyttämällä näissä ““ julkaisuissa kuvattua laitetta, on oleellisesti parempi stabiilisuus kuin valmisteella, joka on päällystetty tavanomaisessa leijukerros- ja rakeistuslaitteessa. Lisäetuja tavanomaisiin valmisteisiin verrattuna on se, että keksinnön mukaisella valmisteella on erittäin kapea raekoon jakaantuma, jota voidaan säätää suurella alueella, että valmiste kestää parem-. min hankausta, ja että voimakashajuisten lähtötuotteiden haju on voimakkaasti heikentynyt.

Päällystysaineeksi sopivat yhdisteet, joita käytetään myös päällystysaineina farmaseuttisessa galeniikassa, esimerkiksi polyakrylaatti, polyakryylihapot, polyakryyliesteri, polyak- i » · 3 93918 ryyliamidi, polysakkaridit, epäorgaaniset päällystysaineet, esim. silikaatti tai karbonaatit, mikäli ne liukenevat veteen tai helposti haihtuviin orgaanisiin liuottimiin tai liuotinse-oksiin tai voidaan näihin helposti suspendoida. Siinä tapauksessa, että rehunlisäaine ei ole sinkkibasitrasiini, päällys-tysaineeksi sopivat myös rasvat, lipidit, lesitiini ja vesi. Sopivia epäorgaanisia päällystysaineita ovat lisäksi seuraavat yhdisteet: bentoniitti, montmorilloniitti, kalsiumsilikaatti, kaoliniitti-savi, piimää, piihapot (saostettu ja kuivattu), natriumsilikaatti, piidioksidi, perliitti, vermikuliitti. Luonteeltaan emäksisinä päällystysaineina voidaan käyttää esim. kalsiumvetyortofosfaattia, kalsiumoksidia, kalsiumtetra-hydro-ortofosfaattia, diammoniumvetyortofosfaattia, dikalsium-difosfaattia, dinatriumdivetydifosfaattia, dinatriumvetyorto-fosfaattia, kaliumdivetyortofosfaattia ja/tai natriumdivetyor-tofosfaattia. Suositeltuja päällystysaineita ovat selluloosat, erityisesti hydroksipropyylimetyyliselluloosa, natriumkarbok-simetyyliselluloosa, hydroksietyyliselluloosa ja metyylisellu-loosa. Sopivia ovat myös etyyliselluloosa, selluloosa-asetaat-tiftalaatti, selluloosa-asetaattisukkinaatti, hydroksimetyyli-propyylimetyyliselluloosaftalaatti, polyvinyyliasetaatti, polyvinyylipyrrolidino, algiinihapot, polyetyleeniglykoli, heksadekyylialkoholi, hydroksipropyyliselluloosa. Päällystys-aine voi myös koostua edellä annettujen yhdisteiden seoksesta. Rehunlisäaineina keksinnön mielessä käytetään mieluimmin seuraavia yhdisteitä: virginiamysiini, tylosiini, spiramysii-ni, nosiheptidiini, penisilliini, klooritetrasykliini, oksi-tetrasykliini, tetrasykliini, erytromysiini, furatsolidiini, nitrofuraani, trimetoprimi, sulfonamidi, dimetridatsoli, neomysiini-emäs.

. s*: Erityistä mielenkiintoa on sinkkibasitrasiinilla.

Rehunlisäaineet, mikäli ne valmistetaan biologisella menetelmällä, ovat enimmäkseen sekoitettua kantajamateriaaliin, esim. kalsiumkarbonaatin kanssa. Näiden yhdisteiden valmistaminen ja myös eristäminen ovat tekniikan tason mukaisia eikä niitä 9391 8 4 sen vuoksi tarvitse enempää selvittää. Päällystysaineen määrä on välillä 2,5 ja 30 painoprosenttia, mieluimmin 4-20 painoprosenttia, erityisen mielellään 5-10 painoprosenttia laskettuna käytetystä lähtöaineesta, mukaan lukien mahdollisesta kantajasta. Tällöin on itsestään selvää, että keksinnön mukaisen rehunlisäaineen stabiloituminen saadaan aikaan myös päällystysaineen määrän ollessa korkeampi, jolloin kuitenkin keksinnön puitteissa päällystysaineen määrä pidetään mahdollisimman vähäisenä. Lähtöaine muodostuu yleensä noin 25 %:sta sinkkibasitrasiinia ja ad 100 %:sta kantajia.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle rehunlisäaineen valmistamiseksi on tunnusomaista se, että polymeeripinnoite suihkutetaan rehunlisäaineen päälle 3 - 10-prosenttisena liuoksena tai suspensiona, käyttämällä rakopyörre-leijukerrosmenetelmää.

Jauhemainen lähtömateriaali, jonka hiukkaskoko on esim. välillä 1 ja 60 μτη, laitetaan jo mainittuun rakopyörre dynamiik-kasuodatin-rakeistuslaitteeseen. Pyörivien rakopyörre-rakojen kautta jauhokerrokseen virtaava ilma fluidisoi tuotteen. Tämän jälkeen suihkutetaan leijukerrokseen alhaaltapäin näissä flui-disointivyöhykkeissä päällystysaineen n. 3 - 10 prosenttinen mieluummin 5 -10 prosenttinen liuos tai suspensio, joka toimii rakeistusnesteenä. Prosessin yksittäiset parametrit, kuten esim. tuloilman määrä, tuloilman lämpötila, poistoilman lämpö-tila, poistoilman kosteus, suihkutussuuttimen halkaisija, suihkutusmäärä, rako/suuttimen kerrosluku riippuvat mm. käytetyn laitteen suuruudesta. Näistä on annettu konkreettisia tietoja esimerkeissä. Rakeistusprosessi voidaan haluttaessa suorittaa käyttämällä inerttiä kaasua kuten esim. typpeä.

. Tavanomaiseen rakeistusmenetelmään, esim. leijukerrosrakeis-tukseen verrattuna on prosessin kokonaisaika huomattavasti lyhyempi. Yksi lisäetu on, että valmiste ei tule vain granuloiduksi vaan päällyste ympäröi täydellisesti lähtömateriaalin Coating-kerroksena. Ero tavanomaisiin rakeistusmenetelmiin, *. · · 5 93918 joissa päällyste ei ole täydellinen, voidaan todistaa ottamalla kuva rasterielektronimikroskoopilla.

Erittäin sileiden pintojen vuoksi on keksinnön mukaisella tuotteella erittäin hyvä hankauksen kestävyys. Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetulla rehunlisäaineella on tyypillinen, suhteellisen kapea reakokojakaantuma. Kuviossa I ja II on esitetty raekokojakaantuma käyttämällä rehunlisä-aineesta esimerkkinä sinkkibasitrasiinia. Tavanomaisessa leijukerrosrakeistuksessa voidaan tällainen spektri saavuttaa vain useiden seulomisten ja sekoittamisen jälkeen.

Päinvastoin kuin normaalisti valmistetuilla tuotteilla ei keksinnön mukaisella tuotteella ole käytännöllisesti lainkaan hienojakoista pölyä eikä hankautumista. SKD-menetelmän avulla valmistetuilla rehunlisäaineilla ei esiinny mitään osoitettavaa tehoaineen hankautumista Stauber'in ja Heubach'in testissä (Fresenius; Z. Anal. Chem. (1984), 318: 522-514). Tyypillisten seospanosten tulokset on annettu taulukossa I. Erityisen huomionarvoista on, että niin kutsutusta hienojakoisen pölyn jakeesta ei voida osoittaa lainkaan sinkkibasitrasiinia. Näin ei ole mahdollista, että käytettäessä tätä rehuniisäainetta määräysten mukaisesti vaarannettaisiin rehumyllyissä toimivien henkilöiden terveys.

Näin valmistetun granulaatin etuna on myös pölyräjähdysten, jotka usein ovat vaarana työskenneltäessä hienopölymäisten aineiden kanssa, estyminen.

Mainitut ominaisuudet merkitsevät oleellisia etuja rehunlisä-aineen jatkokäsittelyssä, esim. sekoitettaessa rehun kanssa ja . rehun pelletoinnissa.

Rehunlisäaineen paremmalla säilyvyydellä valmiissa rehunseok-sessa on erityisen edullinen vaikutus pelletoiduissa rehuseoksissa. Rehu joutuu pelletoitaessa lyhytaikaisesti alttiiksi korkeille lämpötiloille (140°C:n asti), suurelle kosteudelle V · · 6 9391 8 (kuumahöyry) ja korkeille paineille. Kokemuksen perusteella tällä on erittäin haitallinen vaikutus säilyvyyteen rehunlisä-aineen biologisen aktiivisuuden kannalta.

Keksinnön mukaista rehunlisäainetta, erityisesti sinkkibasit-rasiinia sisältävää, sekoitetaan rehuun yleensä konsentraa-tiossa 20 - 1000 ppm.

Seuraavassa on keksintöä selvitetty lähemmin esimerkin avulla, jossa rehunlisäaineena on sinkkibasitrasiini.

Stabiloidun sinkkibasitrasiini-granulaatin valmistaminen SKD (Splatkreisel-Dynamikfilter)-rakeistuslaitteen avulla.

Esimerkki 1

Koostumus: 95,0 g sinkkibasitrasiinia (vähintään 21,1 %) 5,0 g metyyliselluloosaa 100,0 g sinkkibasitrasiinin-granulaattia.

Menetelmä: Jauhemainen sinkkibasitrasiinin-lähtöaine, jon ka hiukkaskoko on 1 - 4 μιη (pääjae: 10 - 15 μπι) laitetaan SKD-laitteeseen. Valmistetaan 5 %:nen metyyliselluloosaliuos, joka toimii rakeistus-nesteenä. Pyörivien rakopyörre-rakojen kautta '“! jauhekerrokseen virtaava ilma fluidisoi tuot teen ja tämän jälkeen suihkutetaan rakeistus-neste alhaaltapäin näihin fluidisointivyöhyk-keisiin.

Prosessi- Tuloilmamäärä: 150 - 250 m3/h

*: parametri Tuloilmalämpötila: 60 - 70°C

Suihkusuuttimen halkaisija: 1,2 mm Keskimääräinen suihkutusmäärä: 18 ml/min Rako/suuttimien kierrosnopeus: 3 kierrosta minuutissa.

v · ·

II

9391 8 7

Suihkutuksen kokonaisaika on n. 155 min ja kui-vausvaihe n. 25 min. Prosessin kokonaisaika on siten n. 180 min. Tavanomaisessa leijukerros-rakeistimessa (esim. WSG 200) valmistetulla sinkkibasitrasiini-granulaatilla on tähän verrattuna prosessin kokonaisaika yli 8 tuntia, ja tällöin on vielä lisäksi seulottava ja sekoitettava suurten sekundääriagglomeraattien ja raekoon leveän ja jakaantumisspektrin vuoksi.

Granulaatin muodostaminen on havaittavissa jo 15 minuutin jälkeen. Rakeistusvaihe muuttuu oletettavasti vaiheettomasti päällystysvaiheek-si, jossa metyyliselluloosa ympäröi vähitellen primäärisesti muodostuneen granulaatin. Raste-rielektronimikroskoopilla 600/1800 kertaisella suurennoksella otetuissa kuvissa näkyy kahden mallisia erilaisia sileitä pintoja, joita päällystää 5,14 tai 9,48 %:a metyyliselluloosaa. Tällöin korkeampi päällystyskonsentraatio johtaa sileämpään pintaan.

SKD-menetelmällä valmistetulla lopputuotteella ei esiinny käytännöllisesti katsoen lainkaan hienojakoisen pölyn jaetta (alle 45 μιη:η hiuk-‘ * kaset = 0 %) ja sillä on kapea raekoon jakaan- tumisspektri 200 - 400 μιη hiukkaset = 92 %) .

Tähän liittyy granulaatin hyvä juoksemiskyky (kaltevuuskulma: 33,6°, suuttimen reikä 6 mm, 200 ml:n valumisaika: 75 sekuntia).

; : Esimerkki 2

Kuten esimerkissä 1, mutta prosessiparametrit ovat seuraavat:

Tuloilman määrä: 80 - 150 m3/h

Tuloilman lämpötila: 90 - 100°C

93918 δ

Keskimääräinen suihkutusmäärä: 50 - 200 g/min Rako/suuttimien pyörimisnopeus: 3-5 kierrosta minuutissa.

Sinkkibasitrasiini-valmisteella, joka on tehty tavanomaisella menetelmällä, on päinvastoin kuin keksinnön mukaisessa menetelmässä karkean jakeen poisseulomisesta huolimatta seula-analyysissa (CH. - B.: 409 105) erittäin leveä raekoon jakaan-tumisspektri <63 μπ\ -> 1000 μτη, noin 80 % pääosan ollessa välillä 355 - 1000 μιη. Silmiinpistävää on myös 2,3 %:n suuruinen hienojakoisen pölyn jae (hiukkaset < 63 μηι) , joka tuotteen käsittelyssä tulee esiin epämiellyttävänä seikkana ja joka muodostaa vaaratekijän käytölle. Raekoon epäsuotuisa jakautu-misspektri aiheuttaa kokonaisuutena huonommat juoksemisominai-suudet SKD-granulaattiin verrattuna. Juoksemiskyvyn mittaamiseen käytetyssä laitteessa (Rieseltester PTG, Pharmatest) ei voida mitata WSG-granulaattia käyttämällä tavallisesti käytettyjä halkaisijaltaan 4 tai 6 mm:n valumissuuttimia, koska suuttimet tukkeutuvat. WSG-granulaatit ovat vapaasti juoksevia vasta halkaisijaltaan 8 mm:n suuttimesta lähtien, jolloin kuitenkin valumisominaisuudet vaihtelevat voimakkaasti.

Keksinnön mukaisella menetelmällä on mahdollista stabiloida sinkkibasitrasiini-tehoaine. Tällä on kaupallisiin rehuainei-siin sekoitettaessa myös pelletoinnin jälkeen kulloinkin käytetyn käyttöajan sisällä (Saksassa 3-4 kuukautta) erin-omainen stabiilisuus verrattuna rehuun, jossa on käsittelemätöntä jauhemaista sinkkibasitrasiinia. Tavanomaisen leijuker-rostekniikan avulla valmistetuilla granulaateilla ei päästä edes 20 %:n päällystysmateriaalilla yhtä hyvään kemialliseen stabiilisuuteen pelletoidussa rehussa kuin SKD-granulaatilla.

i i Taulukko I:

Eri rehuaineista (säilytys huoneen lämpötilassa) jälkeen löydetyt sinkkibasitrasiinin ZBa) määrät prosenteissa.

Sinkkibasitrasiinin alkupitoisuus: 1.000 ppm = 100 % 9391 8 9

Sinkki- Aika- basit- viik- Jauho- Pelletti- rasiini koina rehutyypit rehutyypit _2,6 2,16 7,4 7.7 2.6 7.4 7.7 Käsittelemättömät kontrollit, % ZBa % ZBa 1,5 116,4 94,6 89,8 96,5 90,5 67,5 81,5 4 107,6 91,2 82,9 98,8 75,7 40,2 65,8 6 93,1 68,5 66,2 86,4 48,8 24,9 51,1 8 83,3 73,7 51,9 80,4 40,8 21,4 42,4 SKD-rakeistetuissa 5 % metyyliselluloosa 1,5(2)1 102,3 96,2 108,3 107,6 91,4 98,9 100,8 6 (6)1 104,3 95,1 103,3 100,8 85,5 85,6 97,1 10 (12)1 102,2 - 96,7 105,6 89,7 59,1 82,6 12 (13)1 105,0 90,2 104,4 97,6 81,2 54,8 80,0 17 - 89,4 - - - * Suluissa olevat luvut tarkoittavat pellettirehutyyppien säilytysaikaa viikoissa.

Rehutyypit: 2,6 ainoa syöttö sioille.

2,16 mineraalirehu.

7,4 ainoa rehu broilereille.

7,7 ainoa rehu muniville kanoille.

"1 · Taulukko I:

Stauber'in ia Heubach'in testi/käyttöturvallisuus

Panokset:_A_B

Hienojak. pöly 0,20 0,27 (mcr/50 g esiseos)_

Sinkkibasitrasiini n.n n.n - Ί · (mccr/50 g esiseos)_(< 1 mcq)_(<1 mca) X (A/B) 0,25 heinojak.pöly/50 g esiseos ZBa: n.n + s_0,049_ Päällystysaine: metyyliselluloosa x = keskiarvo, s = standardipoikkeama ··' nn = ei osoitettavissa, ZBa = sinkkibasitrasiini

Claims (4)

93918 Patenttivaatimus

1. Fysiologisesti vaarattomalla polymeeripäällysteellä varustettu, stabiilisuudeltaan parempi rehunlisäaine, tunnettu siitä, että polymeeripäällysteen pinta on sileä ja täysin peittävä, jolloin päällysteaineen määrä on välillä 2,5 ja 30 painoprosenttia lähtöaineesta laskettuna ja pinnoite on levitetty käyttämällä rakopyörre-leijukerrosmenetelmää.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rehunlisäaine, tunnettu siitä, että rehunlisäaine sisältää sinkkibasit-rasiinia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen rehunlisäaine, tunnettu siitä, että päällystysaine on valittu ryhmästä, johon kuuluu hydroksipropyylimetyyliselluloosa, Na-karbok-simetyyliselluloosa, hydroksietyyliselluloosa tai metyylisel-luloosa.

4. Menetelmä valmistaa patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukaista stabiilisuudeltaan parempaa rehun lisäainetta, tunnet -t u siitä, että polymeeripinnoite suihkutetaan rehunlisäai-neen päälle 3 - 10-prosenttisena liuoksena tai suspensiona, käyttämä11ä rakopyörre-leijukerrosmenetelmää. 1 »·« < 93918