HU193037B

HU193037B - Method for producing fodder additive and fodder from by-products containing keratine

Info

Publication number: HU193037B
Application number: HU831395A
Authority: HU
Inventors: Mihaly Hegedues; Jozsef Tamas; Jozsef Bokori; Tibor Matrai; Miklos Koleszar; Jozsef Gereb; Gyoergy Safar
Original assignee: Mihaly Hegedues; Jozsef Tamas; Jozsef Bokori; Tibor Matrai; Miklos Koleszar; Jozsef Gereb; Gyoergy Safar
Priority date: 1983-04-22
Filing date: 1983-04-22
Publication date: 1987-08-28
Also published as: FR2590450A1; ATA319185A; AT384934B; NL8503119A; HUH3018A; DE3539231A1

Description

A találmány tárgya új eljárás keratintartalmú melléktermékek takarmányadalékká és takarmánnyá való feldolgozására. A találmány szerinti eljárással takarmányként hasznosítható terméket állíthatunk elő különféle keratintartalmú melléktermékekből, elsősorban a baromfifeldolgozás során képződő toliból, valamint egyéb vágóhídi melléktermékekből, például szaruból, pikkelyből vagy patából.

Ha takarmányok vagy takarmányadalékok előállításához keratint tartalmazó anyagokat használnak fel; az ezekben levő keratint fel kell tárni, hogy emészthető legyen. A keratin ugyanis nehezen bontható fehérje, az állatok etetésére önmagában nefn alkalmas. A keratin feltárásához meglehetősen intenzív kémiai behatásra van szükség, az erre irányuló eljárások bonyolultak.

Keratintartalmú melléktermékek, különösen a baromfifeldolgozó iparban melléktermékként képződő toll feltárására és takarmányozási hasznosítására ismert módon úgy járnak el, hogy a baromfitollat autoklávban mintegy 0,3 MPa nyomású nedves gőzzel hőkezelik általában 45 percig, majd szárítják és darálják (Szél B. és Gál J.: Az állati eredetű hulladékok és melléktermékek feldolgozása, Mezőgazdasági kiadó, Budapest, 1980). Az így kapott toll-liszt nyersfehérje-tartalmának emészthetősége rendszerint nem éri el a kívánt mértéket. A toll feltárására ismeretes néhány kémiai eljárás is. A 177 975 számú magyar szabadalmi leírás szerint a tollat híg kénsavban főzik, majd a kénsav feleslegét kalciumszulfát formájában eltávolítják, és a szűrletet besűrítik. Az eljárás nem terjedt el az ipari gyakorlatban, mert megvalósításához különleges és drága berendezések szükségesek. A 174 881 számú magyar szabadalmi leírás szerint tolltartalmú vágási melléktermékek meszes és foszforsavas feltárásával úgynevezett „puffasztott toll-liszt állítható elő. Az ilyen termékek kalcium- és foszfor-tartalma nagy, nyersfehérje-tartalma azonban a közel 50%-nyi ásványianyag-tartalom /nyershamu/ miatt csak mintegy 30%. A „puffasztott tollliszt ily módon inkább fehérjetartalmú ásványianyag kiegészítőnek tekinthető.

Egyébb fehérjetartalmú, keratint azonban nem tartalmazó anyagok enzimatikus hidrolízissel való feldolgozására több eljárás ismeretes. Ilyen például a 158 314 számú magyar szabadalmi leírás szerinti vagy a 170 257 számú magyar szabadalmi leírás szerinti eljárás, mely utóbbi bőrgyári hulladékok /husiás/ bakteriális eredetű enzimmel /pronázzal/ való hidrolízisére vonatkozik.

Az ismert eljárások általában azért hátrányosak, mert vagy nem biztosítják a keratin kellő mértékű lebontását, vagy ha ez utóbbi követelménynek eleget tesznek, a kapott termék ragacsos-gyantás konzisztenciája mi2 att nehezen szárítható, illetve nehezen dolgozható fel takarmánnyá. A keratin teljes hidrolíziséig folytatott bontás további hátránya, hogy az eközben felszabaduló ammónia jelentős része elpárolog a reakció hőmérsékletén, ami nagy nitrogén veszteséget okoz.

Olyan eljárás nem ismeretes, amely technológiailag könnyen megvalósítható termékhez vezet.

A találmány célja, hogy olyan eljárást biztosítson, amely lehetővé teszi az említett melléktermékek keratintartalmának emészthetővé tételét és egyszerű módon megvalósítható ipari méretben is.

Azt találtuk, hogy a fenti célt elérhetjük, ha oly módon járunk el, hogy a keratintartalmú mellékterméket adott esetben enzimes előkezelés és /vagy felületaktív anyaggal való összekeverés után 120—140°C hőmérsékleten, zárt térben, nyomás alatt, keverés közben 30 — 40 percig hőkezeljük 0,001 — 5 tömeg%, előnyösen 0,01 — 0,5 tömeg% összmennyiségü biológiai szempontból elfogadható nitrogéntartalmú szerves bázis és adott esetben biológiai szempontból elfogadható, előnyösen kéntartalmú poláros vegyület jelenlétében azután kívánt esetben megszárítjuk és/vagy antioxidánst adunk hozzá, felaprítjuk és adott esetben ismert takarmány-komponensekkel keverjük össze.

A találmány alapja az a felismerés, hogy megfelelően emészthető termékhez juthatunk akkor is, ha a keratint mérsékelt beavatkozással csupán részlegesen hidrolizáljuk, illetve denaturáljuk. A korlátozott hidrolízishez a kiindulási anyagot nem kell vizes oldatba vinni, sőt felaprítani sem szükséges, és az eljárás terméke szilárd anyag. Ily módon elkerülhető az ammónia-veszteség is.

Vizsgálataink szerint kielégítő mértékű lebontást érhetünk el a keratinnak az említett adalékanyagok jelenlétében hővel és nyomással történő feltárásával. A korábban szokásos enzimes hidrolízis ily módon korlátozható vagy el is hagyható.

E felismerés alapján a találmány szerint úgy dolgozzuk fel a keratintartalmú melléktermékeket, hogy előzetes aprítás nélkül 120 - 14Ö°C hőkezelésnek vetjük alá egy biológiai szempontból elfogadható nitrogéntartalmú szerves bázis és adott esetben egy biológiai szempontból elfogadható, előnyösen kéntartalmú poláros vegyület vagy ilyen vegyületek különféle összetételű, a kiindulási anyagra számítva 0,001 — 0,5 tömeg% előnyösen 0,01—0,5 tömeg% összmenynyiségü keverékeinek jelenlétében. Biológiai szempontból elfogadható vegyületen olyan reagenst értünk, amely nem akadályozza a termék takarmányként való felhasználását, tehát amely takarmányozás szempontjából atoxikus. Nitrogéntartalmú szerves bázisként használhatunk például karbamidot, tibkarbamidot, karbaminsavat, tiokarbaminsavat vagy ezek származékait, továbbá purin- vagy pirimidin vegyületeket, például

-2193037 guanint. E vegyületek forrásaként felhasználhatunk, természetes eredetű anyagokat, páldául hígtrágyát is. Biológiai szempontból elfogadható kéntartalmú poláros vegyületként használhatunk például alkáli- vagy ammónium-szulfidot vagy -tioglikolátot, -szulfitot vagy -biszulfitot, de használhatunk más vegyületeket, például réz-tetrationátot is.

A hőkezelést legelőnyösebben karbamid jelenlétében végezzük, melyet azonban az említett mennyiségi határokon belül kiegészíthetünk az egyébb felsorolt vegyületekkel.

A hőkezelést az előbbiekben részletezett módon végezve 30 - 40 perc alatt megfelelő mértékben lebonthatjuk a kiindulási anyagban levő keratint, és takarmányozási célra felhasználható terméket kapunk.

Adott esetben célszerű lehet enzimes előkezelést végezni.

E célból a kiindulási anyaghoz a benne lévő keratin tömegére számítva 1 - 200 mg/kg, előnyösen 5 - 40 mg/kg proteázt adunk. Az enzimes előkezelést is szilárd fázisban hajtjuk végre oly módon, hogy a kiindulási anyaghoz hozzákeverjük vagy rápermetezzük az enzim néhány százalékos, általában 0,5 - 2 %-os szuszpenzióját vagy oldatát. Az enzimes előkezeléssel csupán a hőkezeléssel való bontást segítjük elő, ha nehezebben bontható vagy nagy keratintartalmú kiindulási anyagot dolgozunk fel. Az enzimes előkezelést 20 - 70°C hőmérsékleten 30 - 180 percig végezzük. Célszerűen azonban az enzimmel 40 - 60°C hőmérsékleten mindössze 0,5 - 1 óráig, alacsonyabb hőmérsékleten, például szobahőmérsékleten pedig legfeljebb 3 óráig terjedő ideig érintkeztetjük a kiindulási anyagot. Az előkezeléshez előnyösen neutrális proteázokat használunk, és előnyösen bakteriális eredetű* eket. így használhatunk például pronázt, szubtilizint vagy termolizint, de elvégezhetjük az előkezelést növényi eredetű proteázokkal, például bromelainnal vagy papainnal vagy más, streptomyces eredetű vagy penész eredetű proteázokkal is.

Ugyancsak előnyös lehet a kiindulási anyagot egy felületaktív anyaggal előkezelni a hőkezeléses bontás elősegítésére. Felületaktív anyagként bármilyen ismert kationos, anionos vagy nem-ionos tenzidet használhatunk, így például zsíralkohol-szulfonátokat, alkil-ammónium-sókat vagy polihidroxi-vegyületeket a kiindulási anyagra számítva 0,001—5 tömeg%, előnyösen 0,01—5 tömeg% menynyiségben.

Az adott esetben végzett előkezelés és a hőkezelés után nedves szilárd terméket kapunk, amelyet aprítás után takarmányadalékként hozzákeverhetünk különféle takarmány-kompozícióhóz. Szükség esetén a terméket megszárítjuk. A szárítást általában levegőn, célszerűen emelt hőmérsékleten végezzük, és rendszerint súlyállandóságig folytatjuk. A szárítás előtt vagy után, esetleg az aprítás közben adott esetben antioxidánsokat adunk a termékhez, hogy lehetővé tegyük annak hoszszabb ideig való tárolását a benne levő táp· anyagok bomlása nélkül. E célból valamilyen ismert antioxidánst, előnyösen egy kis szénatomszámú szerves karbonsavat, célszerűen citromsavat vagy fumársavat vagy valamilyen más ismert antioxidást, például etil-metoxi-kinolint, butil-hidroxi-toluolt vagy butil-hidroxi-anizolt adunk a termékhez 50 - 150 mg/kg előnyösen 90 - 120 mg/kg mennyiségben. Ha az antioxidáns hőérzékeny vegyület, és a szárítást emelt hőmérsékleten végezzük, akkor az antioxidánst a szárítás után, célszerűen az aprítás előtt adjuk a termékhez.

Az aprítás után kapott termék felhasználásra kész takarmányadalék. Ezt a terméket a takarmánykészítés során tömegegységként mintegy 5 —100 tömegegység egyéb takarmány-komponenssel keverjük össze, és a felhasználási célnak megfelelő összetételű takarmányt állítunk elő. A találmány szerinti eljárással alóállított takarmányadalék, illetve takarmány mindenféle haszonállat etetésére felhasználható.

A találmány szerinti eljárást baromfitoll feldolgozása esetén előnyösen az alábbiak szerint hajtjuk végre.

Kiindulási anyagként a baromfifeldolgozó üzemben keletkező mintegy 40 - 70% szárazanyagtartalmú-tollat használjuk fel. Ha a toll nedvesebb, szárazanyagtartalmát préseléssel az említett határok közé, célszérüen 50 - 60%-ra állítjuk be legkésőbb a hőkezelés előtt.

A tollhoz mintegy 1%-os vizes szuszpenzió alakjában hozzáadjuk az enzimet. Eljárhatunk úgy, hogy az enzimet még a baromfifel dolgozó telepen hozzáadjuk a tollhoz, és az előkezelés a szállítás és esetleges tárolás ideje alatt végbemegy. Az enzimet hozzáadjuk a tollhoz magában a hőkezelésre használt autoklávban is. Ekkor a tollat 30 - 60 percig keverjük a reaktorban mintegy 40 - 60°C hőmérsékleten.

Ha felületaktív anyagot is adunk a kiindulási anyaghoz, akkor azt vagy az esetleges enzimes előkezelés előtt vagy alatt, vagy pedig a hőkezelésre szolgáló edényben adjuk hozzá. Ugyancsak a hőkezelés előtt adjuk a tollhoz a nitrogéntartalmú szerves bázist és az esetleg használt egyéb reagenseket. Magát a hőkezelést célszérüen egy gőzfűtésű autoklávban hajtjuk végre, de elvégezhetjük egy folyamatos működésű reaktorban is, ha ilyen rendelkezésünkre áll. Ez esetben az egész eljárást végrehajthatjuk folyamatos üzemben, minthogy az előkezelés és a reakciótermék feldolgozása könnyen megoldható folyamatos eljárással. A hőkezelést 120 - 140°C-on folytatjuk 30 - 40 percig, miközben a tollat keverjük. A hőkezelés után kapott terméket célszerűen áramló levegős szárítóberendezésben mintegy 100°C hőmérsékleten megszárítjuk. Adott esetben azonban a szárítást elhagyhatjuk, különösen akkor, ha a terméket viszonylag kis mennyiségben keverjük hozzá az egyébb takarmány-komponensekhez, és azonnal felhasználjuk. Ha viszont a terméket

-3193037 hosszabb ideig kell tárolni a felhasználás előtt, akkor a szárítás előtt vagy után antioxidánst adunk hozzá a fent említett menynyiségben.

Az így kapott terméket valamilyen szokásos őrlőberendezésben, célszerűen a húslisztkészítésben használatos kalapácsos darálóban felaprítjuk. A felaprított terméket vagy azonnal felhasználjuk takarmánykészítéshez, vagy későbbi felhasználás céljából tároljuk.

A takarmánykészítés során úgy járunk el, hogy a kívánt recept szerint összeállított takarmánykomponenseket 1:5 és 1:100 közötti tömegarányban hozzákeverjük a feltárt keratint tartalmazó liszthez, és a keveréket homogenizáljuk.

A találmány szerinti eljárás előnye, hogy egyszerű eljárást biztosít takarmányadalék, illetve takarmány előállítására a vágóhidakon nagy mennyiségben keletkező és egyébként nehezen hasznosítható keratintartalmú melléktermékekből, elsősorban baromfitoliból. A találmány szerinti eljárással olyan terméket állíthatunk elő, amelynek nyersfehérje in vitro pepszines emészthetősége legalább 70%, általában 75 — 85%, míg nyersfehérje hasznosíthatósága patkány etetési kísérletekben kimérve 25 — 30%. Ilyen kedvező sajátságokkal rendelkező terméket a korábbi hőkezeléses eljárásokkal nem lehetett előállítani.

A találmány szerinti eljárás előnye az enzimatikus hidrolízisen alapuló eljárásokkal szemben az, hogy ipari körülmények között is könnyén megvalósítható, minthogy a feltárás termékének feldolgozása nem igényel sem különleges technológiát, sem különleges berendezéseket.

A találmányt az alábbi példákkal szemléltetjük.

1. példa

3000 kg 50% szárazanyagtartalmú baromfitollra rápermetezzük Bacillus subtilis eredetű alkaláz enzim 40 g-jának 1%-os vizes szuszpenzióját, és a tollat betöltjük egy 6 m³-es keverős gőzfűtésű ATEV üzemi autoklávba. Hozzáadunk 6 kg karbamidot és 6 kg nátrium-dodecilbenzol-szulfonátot, azután 45 percig keverjük 55°C hőmérsékleten. Ezután az autoklávot 0,3 MPa nyomású gőzzel 125°C-ra iűtjük fel, és 40 percig tartjuk ezen a hőmérsékleten, miközben a tollat folyamatosan keverjük. A hőkezelés után a tollat 100°C-os levegős szárítóberendezésben megszárítjuk és kalapácsos darálóban lisztté őröljük. 82% in vitro pepszines nyersfehérje emészhetőségű toll-lisztet kapunk.

A kapott toll-lisztet az alábbi összetételű

szarvasmarha táp készítésére használjuk fel
kukorica	76%
komplett premix	3%
szemakarb /karbamid
tartalmú takarmány-
kiegészítő/	9%
furfurolkorpa	4%
toll-liszt	8%

A komponenseket összekeverjük, a keveréket gondosan homogenizáljuk.

2.példa

500 kg baromfitollhoz, amelynek szárazanyag-tartalma 40%, hozzákeverjük 50 g propáz 1%-os vizes oldatát, és a tollat 4 órán át pihentetjük 20°C hőmérsékleten. Ezután kipréseljük, mire szárazanyagtartalma 60%-ra nő. A csökkentett víztartalmú tollat autoklávba helyezzük, és hozzáadunk 0,3 kg 4:1 arányú karbamid-nátriumbiszulfit keveréket. A hőkezelést az 1. példa szerinti módon végezzük. A kapott terméket szárítás nélkül megőröljük, előbb azonban hozzákeverjük 40 g citromsav 0,5%-os vizes oldatát.

A kapott toll-lisztet, amelynek in vitro pepszines nyersfehérje emészthetősége 79%, az alábbi összetételű nyúltáp előállításához használjuk fel:

kukorica 29,5% búza 15,0% búzakorpa 16,0% lucernaliszt 32,0% napraforgódara 3,0 % komplett premix 3,0% toll-liszt 1,5%

A komponenseket összekeverjük és homogenizáljuk.

3. példa

3000 kg tollat begyűjtünk egy tárolótartályba, és az 50% átlagos szárazanyag-tartalmú anyagot betöltjük egy 1. példa szerinti keverős autoklávba. Itt hozzáadunk 8 kg karbamidot és 8 kg nátrium-dodecilbenzolszulfonátot, és az autoklávot 135°C-ra fűtjük fel. 40 perc hőkezelés után a tollat 100°C-os levegős szárítóberendezésben megszárítjuk, hozzáadunk 150 g fumársavat 0,5%-os vizes oldatban, és lisztté őröljük. 76% in vitro pepszines nyersfehérje emészthetőségű toll-lisztet kapunk.

A kapott toll-lisztet broiler csirke táp készítésére használjuk. A táp összetétele:

kukorica 72,0% szója /47%-os/ 16,5% halliszt /70%-os/ 4,0% komplett premix 3,5% toll-liszt 4,0%

A komponenseket összekeverjük és homogenizáljuk.

4. példa

3000 kg 60% szárazanyag-tartalmú baromfitollat betöltünk egy 1. példa szerinti autoklávba, és hozzáadunk 8 kg karbamidot. A hőkezelést 40 percig folytatjuk 130°C hőmérsékleten, keverés közben, majd a tollat 100°C-on megszárítjuk, hozzáadunk 170 g butil-hidroxi-anizolt és lisztté őröljük.

A kapott toll-lisztet, amelynek vitro pepszines nyersfehérje-emészthetősége 75%, sertéstáp készítésére használjuk fel, az alábbi összetételben:

kukorica 52,5% búza 30,0% búzakorpa 2,0% szója /47%-os/ 7,0%

-4193037 komplett premix 3,5% toll-liszt 2,0%

A komponenseket összekeverjük és homogenizáljuk.

5. példa 5

3000 kg 60% szárazanyag-tartalmú baromfitollhoz egy 1. példa szerinti autoklávban hozzáadunk 6 kg karbamidot, 0,5 kg tiokarbamikot és 0,1 kg nátrium-benzoátot. Az autoklávot 130°C-ra {ütjük fel, és 30 percig ¹⁰folytatjuk a hőkezelést. Ezután a tollat az

1. példa szerinti módon megszárítjuk és megőröljük.

80% in vitro pepszines nyersfehérje-emészthetőségü toll-lisztet kapunk, amelyet 15 nutria táp készítésére használunk fel. A táp összetétele:

kukorica 59,0% búzakorpa 10,0% lucernaliszt 10,0% ²⁰ napraforgódara 13,0% halliszt /70%-os/ 3,0% komplett premix 3,0% toll-liszt 2,0%

A komponenseket alaposan összekeverjük és homogenizáljuk.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás keratintartalmú melléktermékek 30 takarmányadalékká való feldolgozására a keratin hővel, nyomással és adalékanyagokkal történő feltárásával, azzal jellemezve, hogy a keratintartalmú mellékterméket - adott esetben enzimes előkezelés és/vagy felületaktív ^5 anyaggal való összekeverés után - 120 140°C hőmérsékleten, zárt térben, nyomás alatt, keverés közben 30 - 40 percig hőkezeljük 0,001 — 5 tömeg%, előnyösen 0,01 — 0,5 tömeg% összmennyiségű biológiai szempontból ⁴⁰elfogadható nitrogéntartalmú szerves bázis és adott esetben biológiai szempontból elfogadható, előnyösen kéntartalmú poláros vegyület jelenlétében, azután kívánt esetben megszárítjuk és/vagy antioxidánst adunk hozzá, felapritjuk és adott esetben ismert takarmány-komponensekkel keverjük össze.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az enzimes előkezelés során a keratintartalmú mellékterméket 20 — 70°C hőmérsékleten 30 - 180 percig érintkeztetjük keratintartalmának tömegére számítva 1 200 mg/kg, előnyösen 5 - 40 mg/kg proteáz, előnyösen bakteriális eredetű proteáz enzimmel.
3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az enzimes előkezeléshez neutrális proteázt használunk.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a keratintartalmú melléktermékhez felületaktív anyagként 0,001 — 5 tömeg%, előnyösen 0,01 — 0,5 tömeg% kationos, anionos vagy nem-ionos tenzidet keverünk.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hőkezelést karbamid, tiokarbamid, karbaminsav, tiokarbaminsav vagy ezek származékai, purin- vagy pirimidin-vegyületek vagy ezek keverékei jelenlétében végezzük.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hőkezelést egy alkáli- vagy ammónium-szulfid vagy -tioglikolát, szulfit, -biszulfit vagy ezek keverékeinek jelenlétében végezzük.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hőkezelés után kapott termékhez 50 - 150 mg/kg, előnyösen 90 - 120 mg/kg antioxidálást, előnyösen kis szénatomszámú szerves karbonsavat adunk.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a keratintartalmú melléktermék hőkezelése, adott esetben megszárítása és felaprítása után kapott terméket annak tömegegységére számítva 5 - 100 tömegegység ismert takarmány-komponenssel keverjük össze.