KR100433357B1 - 발효배양액을주성분으로하는동물사료보충물의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유동층을 제조하기에 필요로 하는 에너지 뿐만 아니라 목적하는 입자 직경 및 목적하는 벌크 밀도를 수득하기에 충분한 양의 에너지를 기계적 방법에 의해 유동층으로 도입시키면서 1단계로 유동층에서 과립화, 압축 및 건조됨을 특징으로 하는 발효 배양액을 주성분으로 하여, 발효 생성물 및 발효 배양액의 나머지 성분을 전부 또는 주로 함유하는 동물 사료 보충물을 제조하는 방법을 기술한다. 이의 결과로서, 특히 원발효 배양액을 개시 물질로서 사용하여 라이신, 트레오닌 또는 트립토판과 같은 첨가제의 특성에 부합하는 과립을 단일 공정 단계에서 연속적으로 제조할 수 있다.

Description

발효 배양액을 주성분으로 하는 동물 사료 보충물의 제조방법

본 발명은 발효 배양액을 주성분으로 하고 발효 배양액의 발효 생성물과 나머지 성분을 전부 함유하거나 주로 함유하는 동물 사료 보충물의 제조방법에 관한 것이다.

동물 사료는, 동물의 필요에 따라, 별도의 아미노산으로 보충된다. 예를 들면, L-라이신으로 동물 사료를 보충하기 위해서, 지금까지는 L-라이신 함량이 78%인 L-라이신 모노하이드로클로라이드를 주로 사용하였다. L-라이신을 발효법으로 제조하는 경우, 이를 모노하이드로클로라이드의 정교한 제조 공정 단계에서 원발효 배양액의 나머지 모든 성분으로부터 우선 분리시킨 다음, 모노하이드로클로라이드로 전환시키고, 이를 결정화시켜야 한다. 그러는 동안, 후처리가 필요한 다수의 부산물 및 시약이 폐기물로서 생성된다. 동물 사료 보충물의 순도가 항상 높을 필요가 없으며, 또한 영양 효과가 있는 유용한 물질이 종종 발효 부산물 내에 함유되어 있기 때문에, 사료 아미노산, 특히 순수한 L-라이신 모노하이드로클로라이드의 정교한 제조 공정을 방지하고 원발효 배양액을 보다 저렴하게 고체 동물 사료로 전환시키고자 하는 시도가 과거에 충분히 있었다. 그러나, 이러한 시도들 중의 어느 것도 경제적으로 유용한 결과를 이끌어내지는 못하였다.

상기 배지의 복잡한 조성물은 일반적으로 건조시키기가 어렵고, 흡습성, 실제로 비자유 유동성이어서 고화(caking)되기 쉬우며, 사료 혼합 장치에서 기술적으로 요구되는 가공에 부적합하기 때문에 매우 불리하다고 공지되어 있다. 그 중에서도, 라이신의 발효 생성물이 이러한 관점에서 특히 불리하다. 물을 분무 건조시켜 원발효 배양액으로부터 간단히 제거하면 분진상의 고흡습성 농축물이 생성되어 단기간 저장 후에 덩어리지므로, 동물 사료에는 이러한 형태를 사용할 수 없다.

저장시 안정한 자유 유동성 생성물을 수득하기 위해서는, 매우 다양한 종류의 첨가제를 농축물과 다량으로 혼합시켜야 한다. 그러나, 그 결과, 다수의 경우에 이미 비교적 소량인 아미노산 함량이 보다 더 감소하게 된다. 이러한 생성물은, 예를 들어, 독일 공개특허공보 제23 57 119호에 기재되어 있으며, 이에 따라 임의로 바이오매스(biomass)를 제거한 후, 발효 배양액으로부터 농축물을 제조한 다음, 여기에 보조물을 첨가한다. 또는, 라이신을 메탄올로 침전시켜서 농축물로부터 유리시킬 수도 있다. 또한, 문헌[참조: DD 139 205, Upr. Mirkoben.Sint., 111-118(1973), CA 105(19): 170542g, DE 30 32 618, US 4,327,118 및 CS 250 851]에는, 첨가제가 첨가되어 있으며 발효에 의해 제조된 상기의 사료 보충물이 기재되어있다.

본 발명의 방법은 유럽 특허 제0 122 163호 및 미국 특허 제5,133,976호로부터 공지되어 있으며, 이에 따라 매우 특별한 발효 조건을 유지하면서 원발효 배양액을 수득할 수 있으며, 당해 배양액을 건조시켜서 고체이면서도 안정한 생성물을 형성시킬 수 있다. 그러나, 여기서 L-라이신의 함량은 겨우 35 내지 45중량%이다. 또한, 위의 특허에는 물을 파라핀 오일과 함께 공비 증류시켜 제거하여 적합한 생성물을 수득한다고 공지되어 있다. 그러나, 이러한 방법은 너무나 정교하고 비용집약적이기도 하다. 상기의 목적을 위해, 유사한 방법으로 독물학상 유해한 테트라클로로메탄을 사용하기도 한다[참조: CS 164 706].

집적 유동층을 갖춘 분무 건조기를 사용하여, 벌크 밀도가 매우 낮고 흡습성이 높은, 다공질이나 자유 유동성인 미분된 분무 건조된 과립화 생성물을 제공한다. 당해 생성물의 취급시, 상당량의 분진이 생성된다.

또한 유동층에서의 층-과립화의 경우, 연속적으로 첨가된 다량의 첨가제(통상적으로 100중량% 이상)가 또한 필요하기 때문에, 이는 비교적 부적합하다고 문헌[참조: DD 268 856]에 공지되어 있다. 이의 사용은, 층-과립화에 특히 불리할 수 있는 과립의 고화를 방지하도록 발효 배양액으로부터 물을 결합시키기 위해 특히 필요하다.

발효 배양액을 주성분으로 하는 동물 사료 보충물을 제조하기 위한 기타의 방법은 미국 특허 제4,777,051호, 유럽 특허 제0 533 039호 및 유럽 특허 제0 615 693호로부터 공지되어 있다.

미국 특허 제4,777,051호에는, 분무 건조 공정에 이은 추가의 건조 단계가 기재되어 있다. 총 고체 함량을 기준으로 하여, 트립토판 또는 트레오닌을 5 내지 95중량% 함유하는 용액을 제1 단계에서 분무시켜, 잔류 수분 함량이 약 10%인 반건조된 과립상 생성물을 수득한다. 이어서, 습윤 상태의 과립상 생성물을 바닥이 천공된 콘베이어 벨트 건조기 위에 살포하고, 뜨거운 공기로 완전히 건조시켜, 잔류 수분 함량이 약 4중량%인 생성물을 수득한다.

결과적으로, 대체로 비싼 장치의 두 개의 상이한 부분에서 2단계로 건조시킨다.

또한, 유럽 특허 제0 533 039호는 발효 배양액을 주성분으로 하는 아미노산 동물 사료 보충물의 제조방법을 다루고 있는데, 여기서 보충물은 분무 건조에 의해 발효 배양액으로부터 직접 수득될 수 있다. 그 결과, 일종의 변형체인 바이오매스가 분무 건조시키기 전에 일부 분리된다. 매우 순수하게 발효시킨 결과, 즉 잔류 유기 물질 함유량이 낮은 발효 배양액을 수득할 경우, 배양액을 바이오매스 및 부가적인 담체 보조물없이 건조시키더라도 취급하기에 용이한 과립상 생성물을 수득할 수 있다.

유럽 특허 제0 533 039호에 기재되어 있는 방법의 단점은 첫 번째로는 바이오매스의 분리 단계이고, 두 번째로는 분무 건조 방법이 이전의 발효 과정에 상당히 의존한다는 사실이다. 이는 실질적으로 처리되는 배양액의 범위가 비교적 제한된다는 것을 의미한다. 또 다른 단점은 벌크 밀도가 530kg/㎥ 미만으로 비교적 낮고 비교적 흡습성인 생성물이 수득된다는 것이다.

한편, 유럽 특허 제0 615 693호에서는, 2단계 건조 방법으로 위의 문제를 다시 해결하였다.

상기 문헌에는 발효 배양액을 주성분으로 하는 동물 사료 보충물의 제조방법이 기재되어 있는데, 여기서 임의로 발효 배양액 성분의 일부를 제거한 후에 분무건조시켜 최고 입자 크기가 100㎛인 미립자를 70중량% 이상 수득하고, 미립자의 크기를 제2 단계에서 증가시켜 미립자를 30중량% 이상 함유하는 과립상 생성물을 형성한다.

건조-과립화 방법의 2단계 특성과는 별개로, 위의 방법의 특정한 단점은 미립자 크기를 바람직하게는 증가시켜 과립상 생성물을 수득하는, 고전단 혼합 장치를 사용한 기계적 과립화가 뱃치식, 즉 비연속적으로만 일어날 수 있다는 것이다. 이는 우선적으로 사용되는 아이리히(Eirich) 강력 혼합기를 사용한 과립화 방법이 고체로 고화시킨다는 것이 실제로 명백하기 때문이다. 그 결과, 과립화 단계 동안 자주 중단(하루에 여러 번)되며, 이러는 동안 아이리히 혼합기를 수동으로 청소해준다. 뱃치식 작업의 결과로서, 목적하지 않는 생성물 변형체는 자연 발생한다. 2단계 건조 과립화 방법은 고도의 투자, 유지 및 에너지 비용을 초래하므로, 비용이 많이 든다. 동시에, 2단계 방법은 노동 집약적이어서 불리하다.

본원에서 언급되고 논의된 선행 기술의 관점에서, 본 발명의 목적은 연속적으로 정상 상태에서 작업할 수 있는 방식으로 초반부에 언급된 유형, 가능한 한 간단하고 저비용의 수단으로 비흡습성 또는 비점착성인 생성물을 제조하는 방법을 개발하는 것이다. 동시에, 건조 및 과립화는 비교적 "불순한" 발효 배양액을 사용하더라도 가능하다면 1단계로 발생되어야 한다. 또한, 본 발명의 방법은 간단한 방법으로 동물 사료 보충물의 특성을 표준화시켜야 한다.

도 1은 유동층 건조-과립화 장치의 단면도이다.

도 2는 도 1의 "A"를 확대시킨 단면도이다.

도 3은 도 2의 B-B를 나타낸 단면도이다.

상세하게 언급되지 않은 위의 목적과 기타의 목적은 특허청구의 범위의 제1항의 특징 부분의 양태에 의해 초반부에 언급된 종류의 방법으로 성취된다. 유리한 방법의 변형은 특허청구의 범위의 제1항에 관련된 청구항의 주제이다.

유동층을 제조하는 데 필요한 에너지 뿐만 아니라 목적하는 입자 직경 및 목적하는 벌크 밀도를 수득하기에 충분한 양의 에너지가 기계적 방법에 의해 유동층으로 도입되면서 발효 배양액이 1단계로 유동층에서 과립화, 압축 및 건조된다는 사실에 기인하여, 특히 발효 배양액을 가공하는 동안 수득된 종류의 발효 배양액 농축물을 개시물질로서 사용하여, 본 발명의 명세서에 부합되는 과립상 생성물로서 동물 사료 보충물을 특히 단일 공정 단계로 연속적으로 제조할 수 있다. 즉, 본 발명의 명세서에 부합되는 생성물을 수득하는 데 첨가제를 필요로 하지 않는다. 그러나, 이의 첨가를 배제하지 않는다. 펄라이트와 같은 다른 통상적인 첨가제를, 본 발명에 따른 특징을 손상시키지 않는 한, 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 부가적인 첨가제는 최종 생성물 중의 10중량% 미만으로 제한되고, 특히 이들의 함량은 최고 5중량%이다. 본 발명에 따라, 상기 첨가제를 1% 미만의 양으로 사용할 수도 있다. 그러나, 전혀 첨가하지 않는 것이 본 발명의 범주 내에서 특히 유리하고 바람직하다.

본 발명에 따른 방법을 사용할 경우 주목되는 특정한 특징은 유동층 과립화-건조를 연속적으로 수행할 수 있다는 것이다. 매우 놀랍게도, 선행 기술에 따른 건조-과립화 방법의 2단계 특성, 특히 2단계 방법 중의 제2 단계(과립화 단계)에 전형적으로 사용되는 아이리히 강력 혼합기를 불필요하게 수동으로 청소하지 않을 수 있다.

또한, 벌크 밀도가 높은 생성물을 본 발명에 따른 방법에 의해 특히 유리한 방식으로 수득할 수도 있고, 여기서 입자 배출을 분급된 배출로 연속적으로 수행할 수 있고 입자 크기 분포는 정상 상태 작업에서 일정하다.

또한, 제조된 입자는 강도가 우수하고, 형태가 필수적으로 원형이기 때문에, 유출 및 유동 특성이 뛰어나다.

본 발명의 방법에 따라 수득될 수 있는 생성물은, 수분 함량이 극히 낮으며 비흡습성이다.

아래에 추가로 기재한 종류의 장치를 사용함으로써, 연속 작업이 가능하여, 유동층 건조-과립화 장치의 노즐, 체판 또는 압축 기계 장치와 같은 장치의 벽면 또는 다른 부품 상에서 고화가 전혀 관찰되지 않는다.

본 발명의 방법을 수행하기 위해 바람직하게 사용되는 유동층 과립화-건조 방법은 액체 응결방법이다. 유동층을 제조한다는 것은, 고체 입자를 상부 방향으로의 공기 또는 불활성 기체의 흐름하에 현탁액 내에 보존시키는 것을 의미한다. 이 상태에서 고체 입자를 나머지로부터 분리시키므로, 추가의 액체를 층 내로 분무시킬 경우, 분무 액적은 거의 원형이다. 또한, 고체 입자와 기체 스트림 사이의 열과물질의 교환이 이 상태에서 집중적으로 일어난다. 유동층 또는 유동층 과립화-건조의 초반부에 존재해야 하는 입자의 층은 유리하게는 이전 작업의 배출량을 포함한다. 그러나, 유동층으로서 분무되는 발효 배양액 농축물과는 상이한 물질을 사용하는 것도 가능하다. 유동층의 현탁된 입자가 발효 배양액 농축물의 분무 액적과 충돌할 경우, 분무 액적의 액체 생성물을 스프레딩에 의해 고체 기판 위에 분산된다. 열과 물질의 주위의 기체 스트림과의 집중적인 교환 관점에서, 개시 생성물이 용액 또는 현탁액일 경우에는 건조에 의해, 또는 분무된 생성물이 용융될 경우에는 냉각에 의해 액체 필름의 응결이 신속하게 일어난다. 다중 분무, 스프레딩 및 응결의 결과로서 입자가 생장된다. 상기 입자는 압축 형태이고 거의 원형이다.

유동층을 제조하는 데 특정한 에너지 투입량이 필요하다는 것은 명백하다. 이는 통상적으로, 위에서 이미 언급한 바와 같이, 유동층을 현탁액 내에 보존시키는 상부 방향으로의 공기 또는 불활성 기체의 스트림에 의해 일어난다. 유동층을 제조하는 데 필요한 에너지 뿐만 아니라, 추가의 에너지가 기계적 방법에 의해 유동층 내로 도입된다는 것은 본 발명의 범주 내에서 중요하다. 과립 생장을 억제하는 과정은 명백하게 상기 도입에 의해 발생된다. 정상 유동층에서, 즉 건조되고 과립화된 개시 물질의 일정한 유동층이 연속적으로 작동될 때, 공급 배양액이 연속적으로 분무되고 과립상 생성물의 스트림이 연속적으로 배출되고, 미세 주입으로 유동층 내의 과립 위에서 양파와 같이 압축된 과립이 생장된다. 유동충 내로의 기계적 에너지의 추가 도입으로 인해, 과립 생장이 보다 약화되거나 입자 직경이 균질화된다. 정상적인 생장 과정을 억제하는 이들 방법은 입자 파괴 또는 불완전한 입자 생장을 기초로 하지 않는 바람직한 방법이다. 특히 놀랍게도 이러한 경우, 모든 크기 부류의 입자에서 발생할 수 있는, 마모에 의한 파괴와는 대조적으로 응집에 의한 신규한 핵을 형성할 수 있는 추가의 분진이 생성되지 않는다. 또한, 추가의 기계적 에너지의 도입은, 예를 들어, 입자의 충돌 및/또는 입자가 분무될 때 온도 충격의 결과로서 발생할 수 있는, 통상적인 조건하에 발생하는 입자 파손과 동일한 효과를 나타내지 않는다. 추가의 기계적 에너지가 도입될 때 마모 및 입자 파손이 발생하더라도, 본 발명에 따른 경우에 결과는 불리하지 않는 것으로 보이며, 이는 거의 예측하지 못했던 사실이다.

본 발명에 따른 바람직한 방법 변형에서, 추가의 기계적 에너지가 도입되지 않은 유동층 과립화-건조와 비교하여 추가의 기계적 에너지가 벌크 밀도를 증가시키고 평균 입자 직경을 감소시키는 것이 관찰되었다. 위에서 이미 설명한 바와 같이, 마모 및 입자 파손이 둘 다 발생하나, 특히 바람직하게는 도입된 추가의 기계적 에너지가 표면 처리 및 압축 방식으로 과립을 생장시키는 것으로 간주되어야 한다. 본 발명의 범주 내에서, 표면 처리란 용어는 본질적으로 마모에 의한 입자 크기의 변화를 의미한다.

특히 유리하게 추가 에너지가 이동성 평면 구조물에 의해 유동층으로 도입되도록, 발효 배양액을 주성분으로 하는 동물 사료 보충물의 제조방법을 수행한다. 이들 구조물은 유동층 챔버 내에서 사용되는 회전 나이프, 블레이드, 블레이드 평판, 플랫 바 또는 압축 장치일 수 있다. 기계적 방법으로 나이프, 블레이드, 플랫바, 압축 장치 등을 작동시켜 일정하게 분쇄된 과립상 입자를 수득하여, 유동층의입자가 특정의 입자 크기 이하로 잔존할 수 있다. 그러나, 숙련가에게 공지된 기타의 모든 구조물을, 예를 들어, 유동층 내에 직접 침지시킬 수도 있다. 따라서, 회전 스크류 또는 고전단 혼합기를 사용하여, 이들 구조물을 유동층의 입자 또는 과립에 작동시켜 입자간에 상호작용시킬 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 특히 유리한 결과는 과립화 입자를 일정하게 분쇄하고 마모시켜 특정의 입자 크기 이하로 유지시킨 압축 생성물이다. 이러한 경우, 입자 크기의 상한은, 예를 들어, 압축화 장치, 회전 나이프 또는 회전 스크류에 의한 고체 처리재료량을 기준으로 하는 에너지 입력의 함수이다. 본 발명의 방법은 바람직하게는 동물 사료 보충물의 평균 입자 크기가 0.1 내지 1.5mm, 바람직하게는 입자 중의 95%가 0.1 내지 1.5mm 크기로 조정되도록 작업된다. 또한, 동물 사료 보충물의 입자 중의 95%가 0.3 내지 1.3mm 크기로 되도록 조정되는 경우에 특히 유리하다. 본 발명에 따른 추가의 유리한 변형에서, 입자 중의 95%가 0.5 내지 1.2mm 크기인 것이 바람직하다.

이미 언급된 바와 같이, 농축되고, 부분적으로 또는 전체적으로 바이오매스가 없거나 원 상태일 수 있는 발효 배양액을 사용하고 단일 부품 장치를 사용하는 본 발명에 따른 1단계 방법의 결과는 벌크 밀도가 우수한 생성물이다. 동물 사료 보충물의 벌크 밀도는 바람직하게는 600kg/㎥을 초과하도록 조정된다. 추가의 유리한 방법 변형에서, 본 발명은 동물 사료 보충물의 벌크 밀도가 1단계로 700kg/㎥을 초과하도록 조정되도록 수행될 수 있다.

또한, 내마모성이 우수한 과립상 생성물인 동물 사료 보충물을 본 발명에 따른 방법으로 수득할 수 있다. 본 발명의 방법을 적합한 방식으로 수행하여 동물 사료 보충물의 내마모성을 마모치로서 1.0중량% 미만으로 용이하게 조정할 수 있다. 특히 바람직하게는, 동물 사료 보충물의 내마모성이 마모치로서 0 내지 0.3중량%로 조정되도록 본 발명의 방법을 수행한다.

발효 배양액을 주성분으로 하는 동물 사료 보충물의 유리한 과립을 바람직하게는 과립상 생성물 1t당 8 내지 20kWh의 추가의 기계적 에너지 입력을 사용하여 수득한다. 과립상 생성물 1t당 비에너지 입력으로서 측정된 기계적 에너지의 추가입력은 특히 바람직하게는 12 내지 16kWh이다.

이미 언급된 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 수득될 수 있는 동물 사료 보충물은 유동층 과립화-건조 장치 내에서 발효 배양액을 분무시킴으로써 수득할 수 있으며, 여기서 분무되는 발효 배양액은 농축되고, 부분적으로 또는 전체적으로 바이오매스 부재이거나 원 상태, 즉 처리되지 않은 상태일 수 있다. 발효 배양액 또는 본 발명에 따라 분무된 농축물 등은 공지된 방법으로 수득된다. 본 발명에 따른 동물 사료 보충물의 주성분으로서 적합한 발효 배양액은 특히 의약 생성물 또는 발효 생성물로서 아미노산을 함유하는 것이며, 여기서 특히 바람직한 의약 생성물은 클로로테트라사이클린이고, 특히 바람직한 아미노산은 라이신, 트레오닌 또는 트립토판이다. 이들 생성물을 사용하여 본 발명에 따른 적층 과립상 생성물을 특히 만족스럽게 제조할 수 있다. L-라이신이 매우 특히 바람직하다.

본 발명에 따라 수득될 수 있는, 발효 배양액을 주성분으로 하는 동물 사료보충물의 건조 매스의 조성은, 예를 들어, 아미노산 보충물의 경우에 다음과 같다.

위의 생성물은 유리하게는 발효 배양액의 모든 성분을 함유한다.

바람직하게는, 성분이 아래에 지정된 범위 내에 속하도록 하여 동물 사료 보충물을 본 발명에 따라 수득한다.

본 발명에 따라 수득 가능한 생성물의 잔류 수분 함량은 통상적으로 약 0.1중량%이다. 그러나, 고화를 방지하기 위해서는, 수분 함량이 5중량%, 최고 10중량%를 초과해서는 안된다.

단백질 함량을 (총 질소 함량-무기 질소 함량-유리 아미노산의 질소 함량)× 6.25[(총 N% - 무기 N% - ASN%) × 6.25]로부터 측정한다. 총 질소 함량을 킬달 분해법(Kjeldahl digestion)(표준 방법)으로 측정하고, 무기 질소 함량(암모늄을 뺀 함량)을, 예를 들어 색도계, 적정계 또는 전위차계로 측정하고, 유리 아미노산의 질소 함량을 유리 아미노산의 정량 측정[아미노산 분석기(ASA)]으로 산출한 다음, N 함량을 계산하여 측정한다. 모든 무기 양이온 및 음이온의 총계를 미네랄이라 호칭한다.

본 발명에 따라 수득할 수 있는 과립상 생성물의 단백질 함량은 통상적으로 0.5 내지 20중량%이고, 본 발명에 따라 사용되는 단백질은 또한 과립상 생성물의 안정성을 증가시킨다. 이러한 이유로 인해, 보다 낮은 0.5중량%의 범위가 바람직하고, 특히 바람직한 과립상 생성물은 8 내지 18중량%의 고단백질 함량, 특히 10중량%를 초과하는 함량으로 수득된다.

본 발명에 따라 수득할 수 있는 보충물은 통상적으로 발효 바이오매스를 20중량% 이하 함유한다.

예를 들어, 에스케리치아 콜라이(Escherichia coli) BK IIM B-3996(프랑스 공개특허공보 제2 640 640호)을 사용하여 L-트레오닌을 제조하는 동안, 특히 이러한 경우, 비교적 단순한 배지로 인해 건조 매스 중의 최고 90중량%에 달하는 높은 아미노산 함량을 성취할 수 있다.

코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum) 또는 에스케리치아콜라이 K12 유도체를 사용하여 라이신 또는 트립토판을 제조할 경우, 아미노산 함량은 통상적으로 다소 적으며, 특히 트립토판의 경우, 발효에 의한 최고 함량은 현재 70중량%가 통상적이다.

본 발명에 따라 수득할 수 있는 보충물은 바람직하게는 활성 물질로서 단지 하나의 성분, 특히 아미노산을 주로 함유한다. 이어서, 이러한 보충물을 이의 활성 물질 함량에 따라 계량하여 통상적으로 사료 또는 예비혼합물에 혼입시킬 수 있다. 그러나, 규정된 사료 혼합물 중의 몇몇 성분, 특히 아미노산이 보충물 속에서 서로 특정비로 존재하여 단지 하나의 보충물로 목적하는 첨가를 성취하는 것이 유리할 수도 있다. 상기 활성 물질의 비를, 예를 들어, 몇몇 발효 배양액 또는 보충물을 혼합시키고 유리하게는 비교적 소량의 순수한 활성 물질, 예를 들어, 아미노산을 계량함으로써 수득할 수 있다. 또한, 개개의 활성 물질 또는 규정된 몇몇의 활성 물질, 또는 보충물 내에 조절된 양으로 함유되어 있는 물질 이외에, 가능한한 적은 양의 규정되지 않은 기타 활성 물질 또는 보충물로서 적합하지 않은 활성물질이 보충물 속에 존재하여야 한다.

통상적으로 사용되는 발효 배양액의 고체 함량은 7.5 내지 26중량%이며, 활성 물질이 아미노산인 경우에는 1 내지 20중량%이다. 아미노산의 경우, 발효가 종결된 후에 아미노산이 건조 매스 중에 40중량% 이상으로 존재하는 발효 방법이 특히 유리하다. 또한, 발효가 적어도 종결시, 유리하게는 발효 기간의 30% 이상이 경과된 후, 즉 발효 배지 중의 사용 가능한 당의 농도가 최고 0.3중량%로 유지되거나 감소되는 시기에 제한된 양의 당을 사용하여 수행할 경우 유리하다.

사용 가능한 당 함량이 최고 4g/ℓ이고, 특히 고체 함량이 7.5 내지 26중량%이고, 아미노산 함량이 1 내지 20중량%, 유리하게는 4 내지 10.5중량%이고 당 함량이 최고 2.6중량%인 원발효 배양액을 최종적으로 수득하도록 발효를 수행하면서, 바람직하게는 하나 이상의 아미노산을 생성시키는 미생물을 하나 이상의 탄소원, 하나 이상의 질소원, 무기염 및 미량 원소를 함유하는 발효 배지에서 배양시키는 방식으로 아미노산 보충물용 발효 배양액을 제조한다.

적합한 미생물을 사용할 경우, 유리하게는 발효 배양액의 건조 매스가 단백질 최고 15중량%, 특히 아미노산 40중량% 이상, 탄소수 8 미만의 카복실산 최고 8중량%, 당의 총량 최고 10중량%, 지방 및 오일 최고 5중량% 및 미네랄 최고 5 내지 30중량%를 함유하도록 발효액을 배양시킨다. 발효 종결시, 사용 가능한 당 함량을 최고 1g/ℓ로 조정한다. 즉, 당 함량이 위의 값에 달하거나 낮을 경우에만 당을 첨가하지 않고 발효를 중단시킨다.

건조 매스 중의 아미노산 함량을 증가시키거나 특정한 아미노산 함량으로 건조 매스를 표준화하거나 건조 매스 중의 단백질 함량을 낮추기 위해, 바람직하게는 발효가 종결된 후에 발효 배양액의 주된 부분인 잔류 성분을 유리시키면서 바이오매스 및 임의의 다른 물질을 기계적인 분리 방법으로 제거할 수 있다.

바이오매스를 분리시키지 않을 경우, 유리하게는 가능한 한 적은 양의 바이오매스가 제조되는 방법으로 발효시키는데, 여기서 첨가된 여분의 물질을 종결시에 가능한 한 많이 소비시켜야 한다. 상기 발효는 독일 공개특허공보 제41 30 867호의 실시예 3에 기재되어 있다. 유리하게는, 발효 기간의 30% 이상, 바람직하게는 70% 이상이 경과된 후, 발효 배양액 중의 사용 가능한 당의 농도가 최고 0.3중량%로 되도록 발효시킨다.

사용된 아미노산 생성 미생물은 바람직하게는 라이신에 대한 코리네박테리움 또는 브레비박테리움(Brevibacterium) 종, 예를 들어, GCM(German Collection for Microorganism)에 DSM 5715로 기탁되고 이로부터 구입할 수 있는 균주의 적합한 변이체이다.

사용되는 탄소원은 바람직하게는 전분 가수분해물(글루코스) 또는 사카로스이다. 또한, 사탕무 또는 사탕수수 당밀로부터 소량 유래할 수도 있다.

위의 소량은 총 탄소원 중의 5중량%(=총 탄소원 중의 당밀 10중량%)를 초과하여서는 안된다.

트레오닌과 트립토판의 경우, 바람직하게는 트레오닌에 대해 에스케리치아콜라이 종의 적합한 변이체를 사용하거나, 균주 BK IIM B-3996(프랑스 공개특허공보 제2 640 640호)을 사용한다.

암모니아 또는 황산암모늄과는 별개로, 질소원은 옥수수 글루텐, 콩가루 또는 이전 뱃치의 바이오매스, 예를 들어, 물로 팽윤시킨 옥수수 또는 어류 펩톤 등의 단백질 가수분해물을 함유하는 물질이다.

발효 온도는 유리하게는 30 내지 40℃이고, 발효 배지의 pH는 6.0 내지 8.0이다. 발효 시간은 일반적으로 최고 100시간이다.

발효가 종결된 후에, 미생물을 가열 또는 다른 방법, 예를 들어, 황산과 같은 무기산을 첨가시킴으로써 사멸시킬 수 있다.

임의로, 바이오매스를 (부분적으로) 분리, 경사분리, 분리와 경사분리와의 조합, 한외여과 또는 미세여과와 같이 공지된 방법으로 분리할 수 있다.

발효 배양액을 공지된 방법으로, 예를 들어, 박막 또는 강하막 증발기로 농축시켜, 고체 함량이 30 내지 60중량%인 예비농축물로 만든다. 이어서, 발효 배양액과 같이, 상기의 예비농축물을 직접 본 발명에 따른 유동층 과립화-건조 방법에 적용시킬 수 있다.

본 발명에 따른 동물 사료의 표준화가 아미노산 함량과 관련하여 목적되는 경우에 한해, 예를 들어, 잔류 바이오매스의 양을 적합하게 선택하고/하거나 예비 농축물 및/또는 발효 배양액을 적합하게 혼합함으로써 이를 수행할 수도 있다. 따라서, 바이오매스를 함유하지 않은 배양액이나 바이오매스가 감소된 배양액을 표준화를 위해 원배양액과 혼합시킬 수 있다. 또는, 사료법에 부합되는 첨가제, 예를 들어, 밀기울, 옥수수 가루 또는 펄라이트를 소량 첨가할 수 있다.

본 발명의 방법에 따라 수득 가능한 동물 사료 보충물, 즉 본 방법에 따른 생성물은 동물 사료 또는 동물 사료용 예비혼합물을 보충하거나 제조하는데 사용된다.

본 발명에 따른 방법용으로 특별히 개조된 장치가 다음에 기재되어 있다. 이는 발효 배양액을 주성분으로 하는 동물 사료 보충물을 제조하기 위한 장치로서, 당해 장치는 건조 쳄버가 장착되어 있는 유동층 과립화-건조기를 가지며, 뜨거운 공기가 당해 건조 쳄버를 통해 상향 유동하며, 작업 동안 유동층내에 유동 상태로 존재하는 플레이트 건조 생성물 위의 건조 쳄버 속에 기체 분포기가 배열되어 있으며, 당해 장치는 개별적으로 조정 가능한 하나 이상의 장치 부품이 부가적인 기계적 에너지가 유동층 내로 도입되도록 유동층 영역 내에 배치되어 있음을 특징으로한다.

바람직한 양태에서, 조정 가능한 부품이란, 회전식 평판, 블레이드 또는 나이프가 장착되어 있는 기동식 또는 전동식 압축 장치를 의미한다. 조정 가능한 장치 부품은 유동층을 형성하는 입자의 표면과 상호작용할 수 있는 방식으로 배치되어야 한다. (유입 공기 스트림과 함께) 유동층이 작동하는 동안, 입자는 조정 가능한 장치 부품과 충분히 접촉할 수 있다. 그러나, 조정 가능한 장치 부품의 회전식 평판, 블레이드 또는 나이프가 유동층 속에 완전히 침지되어 있을 경우에 바람직하다. 이 상태에서, 특히 바람직한 특정의 에너지 입력이 조정 가능한 장치 부품에 의해 수득된다.

본 발명은 첨부된 도면 및 설명을 위해 제공된 양태를 참조로 하여 다음에 보다 상세하게 설명되어 있다.

도 1에서, 참조번호(1)은 유동층 건조-과립화 장치를 나타낸 것이다. 여기에는, 유동층(3)의 입자(3)를 수용하는 데 적합한 유동층 챔버(2)가 장착되어 있다. 제시된 실시예에서, 유동층 챔버(2)는 체판(6)을 통해 뜨거운 공기가 상향 유동되는 원통형 건조 챔버이다. 환형의 기체 분배기 판(6) 위에서, 건조 생성물(3)은 본 발명의 실시예에서 나타낸 유동층 속에 입자에 의해 유동 상태로 존재한다. (7)은 건조기의 벽면에 측면으로 도입되어 있는 두 개로 구성된 노즐을 나타낸다. 여기서, 개시 물질(발효 배양액)은 유동층 내로 직접 분무된다. 모터(M)로 구동되는 조정 가능한 압축 장치(4)는 도 2와 도 3에 상세히 도시된 장치 부품이다. 도 1을 통해, 블레이드 헤드(5)가 유동층(3) 속에 완전히 침지되어 있음을 확인할 수 있다.분급 파이프(8)는 체판(6) 아래에서 유동층 챔버(2)에 연결되어 있으며, 분급된 공기를 공급하고 배출구(9)를 통해 생성물을 배출하는 기능을 한다. 마지막으로, 분진 배출 장치를 유동층 과립화-건조 장치(1) 속에 장착시켜, 생성된 미분진을 공기와 함께 건조기(1)로부터 배출시켜 외부의 사이클론으로 분리시키고, 분진 재순환을 통해 유동층으로 재순환시킬 수도 있다.

도 1의 A, 즉 블레이드 헤드(5)는 도 2에서 보다 상세하게 확인할 수 있다. 이는 서로에게 십자형으로 배치되어 있고, 회전식 샤프트 상에 배치되어 있는 네개의 플랫 바로 구성되어 있으며, 당해 샤프트는 모터 드라이브(M)와 조정 가능한 방식으로 연결되어 있다.

도시된 장치는 다음 방법으로 작동된다. 공기나 기타의 기체 또는 기체 혼합물을 추진제로서 작용시키면서, 농축된 발효 배양액 또는 농축되지 않은 원발효 배양액을 두 개로 구성된 노즐을 통해 유동층 내로 분무시킨다. 유동층을 정상 상태에서 작동시켜서, 과립기가 먼저 개시될 때 유동층을 적합한 개시 물질로 충전시켜야 한다. 당해 물질을 뜨거운 공기와 함께 유동시키고, 절연된 건조 챔버를 가열시킨 후, 목적하는 발효 배양액 또는 이로부터 농축시켜 제조된 농축물을 상기 챔버 내에 분무시킬 수 있다. 유동층을 정상 상태에서 작동시키는데, 이는 특히 건조되고 과립화된 개시 물질의 거의 일정한 유동층이 연속적으로 작동되고, 사료 배양물이 연속적으로 분무되며 과립상 생성물 스트림이 분급 파이프와 배출구를 통해 연속적으로 제거되거나 배출되는 경우의 상태이다. 배양액을 미세 주입시키면, 유동층 내의 과립 상에 양파형으로 촘촘하게 생장하게 된다.

과립의 부단한 압축화를 유동층 내에서 압축 장치로 수득하는데, 그 결과, 미리 계산된 입자 밀도 이상의 입자가 잔류한다. 또한, 과립의 상한은 고체 처리량을 기준으로 하는 압축 장치의 에너지 입력의 작용이다. 아래로부터 유동층 내로 분급된 공기의 개별 스트림에 의한 분급 방법은 입자 크기가 목적하는 입자 크기인 약 500㎛ 이상인 입자만이 배출되도록 한다. 따라서, 압축 장치와 분급기와의 조합을 통해, 입자 크기 분포가 매우 협소하고 벌크 밀도가 높은 최종 생성물이 생성된다. 최종 생성물은 배출시 공기 스트림으로 쉽게 냉각된 다음, 체크 스크린후에 바로 포장될 수 있다.

발효 배양액 및 발효 농축물의 제조

다음 조성의 멸균 용액 16760kg을 교반기와 통기 시스템이 장착된 50㎥들이 발효 용기 속에 넣고, 암모니아 용액을 사용하여 pH를 6.9로 조정한다.

코리네박테리움 글루타미쿰의 접종물 3200kg을 개별 배양 용기 속에서 배양시켜서 위의 용액에 첨가한다.

48시간 이내에, 사카로스 및 황산암모늄의 멸균 용액을 33 내지 35℃에서 계량한다.

배양 기간 전반에 걸쳐, 암모니아 용액을 사용하여 pH를 6.5 내지 7.0으로 유지한다. 통기 속도를 0.5 내지 0.7vvm으로 조정한다.

50㎥들이 발효기에서 상기 발효를 위해 사용되는 배지의 총량의 조성은 다음과 같다.

발효 기간의 종결시, 고체 함량이 약 6000kg이고 L-라이신 염기 함량이 약 2900 내지 3200kg인 원발효 배양액을 약 33.5t 수득한다.

고체 함량이 약 50중량%로 될 때까지, 발효 배양액을 감압하에 강하막 증발기로 농축시킨다.

상기 농축물의 분무 과립화를 실시예 1 내지 실시예 4에 기재하였다.

본 발명에 따른 방법을 위해, 발효 배양액 또는 이의 농축물을 사용할 수도 있다. 유럽 특허 제0 533 039호, 유럽 특허원 제0 532 867호 및 유럽 특허원 제0 615 693호에 기재되어 있는 발효 배양액을 실시예에 언급할 수 있다.

실시예 1

개시 물질은 상기 표준 제법에 따르는 Biolys 60 제품의 발효 농축물이다.당해 농축물은 수분 함량 약 53%, L-라이신 염기 함량 약 24%, 당 함량 약 1% 및 바이오매스 함량 약 10%이며, 나머지는 기타의 발효 부산물 및 미네랄로 이루어진다.

유동층 내에 집적되어 있는 직경 약 400mm의 분배기 판 및 직경 150mm의 트윈 블레이드 압축 장치가 장착되어 있는 유동층 과립화-건조 장치 속에 Biolys 60과립을 개시 충전재로서 30kg 넣는다. 압축 장치를 주변 속도 20m/s로 작동시킨다. 유동층을 건조제 및 유동화제로서의 약 210℃의 뜨거운 공기에 쐬고, 상기 조성의 라이신 발효 농축물을 두 개로 구성된 노즐을 통해 1시간당 약 60kg씩 연속적으로 분무시킨다. 약 4 내지 5시간 후, 정상 상태 조건에 도달함으로써 생성물 파라미터가 다음과 같은 과립상 생성물을 연속적으로 배출시킬 수 있다.

Biolys 과립상 생성물의 생성물 파라미터를 정상 상태 조건하에 수득한다:

실시예 2

과립화 개시 물질은 상기 표준 제법에 따르는 Biolys 60 제품의 발효 농축물이다. 당해 농축물은 수분 함량 약 51%, L-라이신 염기 함량 약 26%, 당 함량 약 1% 및 바이오매스 함량 약 10%이며, 나머지는 기타의 발효 부산물 및 미네랄로 이루어진다.

유동층 내에 집적되어 있는 직경 400mm의 분배기 판 및 구동력이 5.5kW인 압축 장치가 장착되어 있는 유동층 과립화-건조 장치 속에 Biolys 60 과립상 생성물을 개시 충전재로서 40kg 넣는다. 블레이드가 4개인 압축 장치를 주변 속도 31m/s로 작동시킨다. 유동층으로의 압축 장치의 전력 입력은 490W이다. 유동층을 건조제 및 유동화제로서의 약 220℃의 뜨거운 공기에 쐬고, 상기 조성의 라이신 발효 농축물을 두 개로 구성된 노즐을 통해 연속적으로 분무시킨다. 정상 상태 조건하에, 다음 파라미터의 과립상 생성물을 1시간당 약 37kg 제조하여 연속적으로 배출시킨다.

Biolys 과립상 생성물의 생성물 파라미터를 정상 상태 조건하에 수득한다:

실시예 3

과립화 개시 물질은 위의 제법에 따르는 Biolys 60 제품의 발효 농축물이다. 당해 농축물은 수분 함량 약 54%, L-라이신 염기 함량 약 24%, 당 함량 약 1% 및 바이오매스 함량 약 10%이며, 나머지는 기타의 발효 부산물 및 미네랄로 이루어진다.

400mm의 분배기 판 및 전력 입력 490W로 주변 속도 31m/s에서 작동하는 네개의 블레이가 통합된 압축 장치가 장착되어 있는 유동층 과립화-건조 장치를 건조제 및 유동화제로서의 약 250℃의 뜨거운 공기에 쐰다. 상기 조성의 라이신 발효 농축물을 두 개로 구성된 노즐로 분무시킨다. 정상 상태 조건하에, 생성물 파라미터가 다음과 같은 과립상 생성물을 1시간당 약 47kg 제조하여 연속적으로 배출시킨다.

Biolys 과립상 생성물의 생성물 파라미터를 정상 상태 조건하에 수득한다:

실시예 4

과립화 개시 물질은 위의 표준 제법에 따르는 Biolys 60 제품의 발효 농축물과 표준화제로서의 사카로스와의 혼합물이다. 결정질 사카로스를 농축물과 혼합시키고, 사카로스가 완전히 용해될 때까지 당해 혼합물을 교반시킨다. 당해 농축물은 수분 함량 약 50%, L-라이신 염기 함량 24%, 당+사카로스 함량 약 2.7% 및 바이오매스 함량 약 10%이며, 나머지는 기타의 발효 부산물 및 미네랄로 이루어진다.

400mm의 분배기 판 및 전력 입력 490W로 주변 속도 31m/s에서 작동하는 네개의 블레이가 통합된 압축 장치가 장착되어 있는 유동층 과립화-건조 장치를 건조제 및 유동화제로서의 약 220℃의 뜨거운 공기에 쐰다. 상기 조성의 라이신 발효 농축물을 두 개로 구성된 노즐로 분무시킨다. 정상 상태 조건하에, 생성물 파라미터가 다음과 같은 과립상 생성물을 1시간당 약 38kg 제조하여 연속적으로 배출시킨다.

Biolys 과립상 생성물의 생성물 파라미터를 정상 상태 조건하에 수득한다.

실시예 5

과립화 개시 물질은 유럽 특허원 제0 615 693호의 실시예 2에 따른 농축된 발효 배양액이다. 당해 농축물의 수분 함량은 약 53%이다. 과립화 후에, 다음 조성이 측정된다:

유동층 내에 집적되어 있는 직경 400mm의 분배기 판 및 구동력이 5.5kW인 압축 장치가 장착되어 있는 유동층 과립화-건조 장치 속에 과립상 생성물을 개시 충전재로서 40kg 넣는다. 블레이드가 네 개인 압축 장치를 주변 속도 31m/s로 작동시킨다. 유동층으로의 압축 장치의 전력 입력은 490W이다. 유동층을 건조제 및 유동화제로서의 약 220℃의 뜨거운 공기에 쐬고, 위의 조성의 라이신 발효 농축물을 두 개로 구성된 노즐을 통해 연속적으로 분무시킨다. 정상 상태 조건하에, 생성물 파라미터가 다음과 같은 과립상 생성물을 1시간당 약 35kg 제조하여 연속적으로 배출시킨다.

Biolys 과립상 생성물의 생성물 파라미터를 정상 상태 조건하에 수득한다:

Claims (12)

1. 유동층을 제조하는 데 필요한 에너지 뿐만 아니라 목적하는 입자 직경 및 목적하는 벌크 밀도를 수득하는 데 충분한 양의 에너지를 기계적 방법으로 유동층으로 도입시키면서, 발효 배양액을 유동층에서 1단계로 과립화, 압축 및 건조시킴을 특징으로 하는, 발효 배양액을 주성분으로 하고 발효 배양액의 발효 생성물과 나머지 성분을 전부 함유하거나 주로 함유하는 동물 사료 보충물의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 추가로 도입된 기계적 에너지가, 기계적 에너지가 추가로 도입되지 않은 유동층 과립화-건조와 비교하여, 벌크 밀도를 증가시키고 평균 입자 직경을 감소시킴을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 추가로 도입된 기계적 에너지가 생장 과립을 표면 처리하고 압축시키는 방식으로 작용함을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 이동성 평면 구조물에 의해 에너지가 추가로 도입됨을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 회전식 블레이드, 블레이드 평판 또는 플랫 바를 유동층 챔버 내에서 사용함을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 동물 사료 보충물의 평균 입자 크기를 0.1 내지 1.5mm 값으로 조정함을 특징으로 하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 동물 사료 보충물의 입자 크기를, 입자의 95%가 0.1 내지 1.5mm이도록 조정하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 입자의 95%가 0.3 내지 1.2mm 크기임을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 동물 사료 보충물의 벌크 밀도를 600kg/㎥ 초과로 조정함을 특징으로 하는 방법.
10. 제7항에 있어서, 동물 사료 보충물의 벌크 밀도를 700kg/㎥ 초과로 조정함을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 동물 사료 보충물의 내마모성이 마모치로서 1.0 중량% 미만으로 조정됨을 특징으로 하는 방법.
12. 제9항에 있어서, 동물 사료 보충물의 내마모성이 마모치로서 0 내지0.3중량%로 조정됨을 특징으로 하는 방법.

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