NO147437B

NO147437B - Partikkelformig forstoff for droevtyggere.

Info

Publication number: NO147437B
Application number: NO783586A
Authority: NO
Inventors: Per Gustaf Magnus Flodin; Peter Guoergu Komlos; Bengt Gustaf Raanby; Stig Goesta Widell
Original assignee: Ewos Ab
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1978-10-24
Publication date: 1983-01-03
Also published as: CA1132296A; NO147437C; FI64173C; IT7848671A0; IE780626L; FI64173B; NL7803582A; DE2812817A1; NO149474C; FR2386566B1; IE46594B1; NO781157L; SE418749B; BE865654A; FI781016A; NO149474B; SE7703901L; DK143878A; FR2386566A1; IT1103472B

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et produkt i form av partikler beregnet som f6rstoff for drøvtyggere, hvilke partikler er blitt belagt med et lag som er bestandig mot oppløsning ved pH 5 og over, men er oppløselig ved pH under 3 .

I forstoffindustrien er det ved fremstilling av for for drøvtyggere av interesse å belegge visse av disse ffirstoffene med et filmbelegg for å hindre frigjøring av forstoffet i vommen (hvor pH-verdien er omkring 5-6,5) og derved hindre angrep fra mikroorganismene i vommen på f6rstoffet. F6r-stoffer som er av interesse for belegging er sukker, protein, aminosyrer, umettede fettsyrer. På den annen side er det nødvendig at forstoffet frigjøres i løypemagen hvor pH-verdien er omkring 2, slik at dyret til hvilket det er administrert, kan dra nytte av det.

Det har tidligere vært foreslått å behandle proteiner for forstoffer, med formaldehyd, hvormed formaldehydet danner kryssbindinger med proteinet, eller å foreta belegging med en polymer eller en kopolymer av en basis vinylmonomer eller en basis aminoakrylat- eller aminometakrylat-monomer, hvor-

ved forstoffet er blitt belagt med polymeren eller kopolymeren.

Det er også tidligere blitt foreslått å belegge f6rstoff-produkter med cellulosepropionat-3-morfolinobutyrat. Det er imidlertid blitt vist at cellulosederivatet har for høy permeabilitet for vann ved pH 5 til å kunne gi et praktisk anvendelig produkt, dvs. et produkt som ikke angripes av mikroorganismene i vommen.

Det er også av interesse å redusere vannpermeabiliteten til

en polymer som benyttes for å eliminere svelling av det belagte produkt avhengig av inntrengning av vannet.

De ovenfor omtalte problemer er nå overraskende løst ved at det ifølge foreliggende oppfinnelse er tilveiebragt et partikkelformig forstoff for drøvtyggere, der partiklene er belagt med et lag som er bestandig mot oppløsning ved pH 5 og over, men er oppløselig ved pH under 3, og dette produkt er kjennetegnet ved at partiklene er belagt med en kopolymer av

a) metylmetakrylat,

b) minst en monomer med den generelle formel:

hvor R 3 er en rett eller forgrenet alkylgruppe

med 4-18 karbonatomer, og R 4er hydrogen eller metyl, og

c) en monomer med formelen:

hvor R er hydrogen eller metyl, X er -CH2 eller

=0, og n er et helt tall på 1-4, fortrinnsvis 2-3, hvorved nitrogeninnholdet i polymeren er 2,5-3,3%, fortrinnsvis 2,7-3,1%.

Den benyttede polymer skal ha en mykningstemperatur som er minst 25°C, fortrinnsvis minst 39°C.

Videre skal polymeren ha en molekylvekt uttrykt som Mn (antallsmidlere) bestemt mot en polystyren standard på 5 000-170 000, fortrinnsvis minst 25 000, og en molekylvekt uttrykt som Mw (vektmidlere) på fortrinnsvis minst 50 000.

Vanndamp-permeabiliteten Q._ skal være minst 40,64 g-mm/ m 2 '24 timer, fortrinnsvis mindre enn 25,4 g-mm/m 2-24 timer. Monomeren med formel III ovenfor som er tilstede i monomeren, har til oppgave å redusere vanndamppermeabiliteten for polymeren ved å skape en vannavstøtende overflate. Monomerer som omfattes av formel III ovenfor er butylmetakrylat, heksylakrylat, heptylakrylat, oktylakrylat, cykloheksyl-akrylat, 2-etylheksylakrylat, decylmetakrylat, dodecylmeta-krylat, tridecylmetakrylat, stearylmetakrylat. Foretrukne monomerer er blant annet butylmetakrylat og stearylmetakrylat.

Stearylmetakrylat og/eller butylmetakrylat er tilstede i monomeren i en mengde på minst 0,5 mol-%, fortrinnsvis 1-6 mol-% av mengden av benyttede monomerer, når en monomer med formel I er tilstede.

Et nitrogeninnhold på 2,5% tilsvarer et innhold av 2-(4-morfolino)etylakrylat på omkring 22 mol-% av sluttpolymeren og et nitrogeninnhold på 3,3% tilsvarer et innhold av nevnte monomerer på omkring 30 mol-% av sluttpolymeren, når 1 mol-% stearylmetakrylat er tilstede.

Et nitrogeninnhold på 2,5% tilsvarer et innhold av 2-(N,N-dimetylamino)etylmetakrylat på omkring 21 mol-% i sluttpolymeren, og et nitrogeninnhold på 3,3% tilsvarer et innhold av nevnte monomer på omkring 30 mol-% i sluttpolymeren, når 1 mol-% stearylmetakrylat er tilstede.

I de tilfelle man har forskjellige reaksjonshastigheter for de tilstedeværende monomerer, er det ved fremstillingen av den benyttede polymer i hvert tilfelle nødvendig med et overskudd spesielt av monomeren ved formel I. Således til-føres en monomer med formel I i en mengde på 30-50 mol-%, fortrinnsvis 34-45 mol-%.

Det er foretrukket at foreliggende partikler er belagt med

en kopolymer av

a) metylmetakrylat,

b) stearylmetakrylat, og

c) 2-(4-morfolino)etylakrylat, hvor mengden av b) er 1 mol-% og mengden av c) er 34-45 mol-% av mengden av tilførte monomerer.

Kopolymeren kan videre bestå av

a) metylmetakrylat,

b) stearylmetakrylat, og

c) 2-(4-morfolino)etylakrylat,

hvor mengden av b) er minst 1 mol-% og mengden av c) er 22-

28 mol-% av mengden av tilførte monomerer;

eller

a) metylmetakrylat,

b) stearylmetakrylat, og

c) 3-(4-morfolino)propylakrylat.

Den benyttede kopolymer kan fremstilles ved kopolymerisering

av metylmetakrylat, minst en monomer med ovenstående formel III, og en monomer med ovenstående formel I, sammen med en poly-merisasjonsinitiator, for dannelse av kopolymeren som deretter isoleres på i og for seg kjent måte.

Polymerisasjonen kan finne sted i et hvilket som helst opp-løsningsmiddel slik som benzen, cykloheksan, toluen, white-spirit, heksan, xylen, samt også i en vannemulsjon.

Polymerisasjonen kan dessuten foretas i en såkalt masseprosess hvorved de rene monomerer blandes og tilføres en polymerisa-sjonsinitiator. Ingen annen tilsetning av f.eks. oppløs-ningsmiddel foretas.

Polymerisasjonen kan også foretas i en suspensjon, hvorved monomerene suspenderes i et ikke-monomeroppløsende oppløs-ningsmiddel, initiatoren tilsettes og reaksjonen finner sted.

Videre kan polymerisasjonen foretas i en enkel satsvis prosess hvor komponentene som anvendes tilsettes helt fra begynnelsen av eller på en slik måte at den mest reaktive monomer tilsettes i samsvar med dens forbruk. En slik metode gir et høyere utbytte og en ensartet produktsammensetning.

Polymerisasjonen utføres ved en temperatur under 100°C.

For å initiere polymerisasjonen kan man tilsette en initiator i form av azobisisobutyronitril (AIBN), natriumpersul-fat, peroksyder, dimetylazobisisobutyrat. Mengden av initiator kan varieres, men er vanligvis 0,005-0,04 mol/mol monomerblanding.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives og illustreres nærmere under henvisning til nedenstående eksempel som viser fremstilling av den benyttede kopolymer.

Eksempel

2-(4-morfolino)etylakrylat blir fremstilt ved tilsetning av 14,6 g 2-(4-morfolino)etanol oppløst i 52 ml tørr benzen, til 11,4 g akryloylklorid i 35 ml tørr benzen, idet monomeren på forhånd var renset ved destillasjon. Dette ga hvite krystaller av 2-(4-morfolino)etylakrylat-hydroklorid som ble oppløst i vann. Etter tilsetning av natriumhydrogenkarbonat ble 2-(4-morfolino)etylakrylat ekstrahert med kloroform og isolert ved inndampning i vakuum. Dette ga en gulaktig olje med en spesifikk vekt på 1,17. IR-analyse ga topper ved 1618, 16 30 (dobbeltbindingen), 1720 (karbonylgruppen) og 2720-3000 cm (morfolinogruppen) .

0,08 mol 2-(4-morfolino)etylakrylat blir deretter kopolymeri-sert med 0,112 mol metylmetakrylat og 0,008 mol stearylmetakrylat som følger.

14,8 g 2-(4-morfolino)etylakrylat, 11,2 g metylmetakrylat og 2,59 g stearylmetakrylat ble anbragt i en retorte inneholdende 0,246 g azobisisobutyronitril (AIBN). Retorten var på forhånd skyllet ut med nitrogengass før polymerisasjonen ble initiert. Komponentene ble oppløst i tørr benzen (60 ml). Deretter ble temperaturen hevet til 60°C og poly-merisas jonen startet. Under polymerisasjonsreaksjonen ble.

kraftig omrøring foretatt. Etter 9 timer tyknet oppløsningen og den ble da fortynnet med 50 ml kloroform og ble helt i petroleumeter hvorved polymeren ble utfylt. Oppløsning i kloroform og utfylling i petroleumeter ble gjentatt to ganger for forøket renhet. Utbyttet av kopolymer var 52%. Polymeren som hadde et mykningspunkt på -5°C og inneholdt

25 mol-% 2-(4-morfolino)-etylakrylat, er fullstendig opp-løselig i en vandig oppløsning med en pH-verdi på 2, men bare oppløselig i en grad av 3,7% i en vandig oppløsning med pH 5 etter 24 timer. Molekylvekten ble bestemt til Mn =

130 000 og Mw = 320 000.

Ifølge eksempelet ovenfor ble følgende polymerer ifølge oppfinnelsen fremstilt. Kopolymerene fremstilt som angitt ovenfor ble testet med hensyn til vanndamppermeabilitet, hvorved det ble laget en film av polymeren med en tykkelse på 0,07-0,10 mm. Filmen ble påført nær en eksikator inneholdende P2°5' nvoretter eksikatoren ble anbragt i en beholder med varmeregulering og ble forbundet med en vakuumpumpe. Vandamppermeabiliteten Q ble målt ved to forskjellige temperaturer ved å veie eksikatoren før og etter prøvemetoden, idet et meget kort gjennom-sug ble utført før målingen for å oppnå et vakuum som holdt filmen nær kanten.

2

Q35 = 14,0 g-mm/m -24 t.

^39 5 = 11,06 g-mm/m^-24 t.

hvilket gir en midlere Q-verdi på 12,52 g-mm/m 2-24 t.

(Polymer 031).

Oppløsningsegenskapene til polymerene benyttet på foreliggende partikler ble testet ved forskjellig pH-verdi og i forskjellige oppløsninger. Det ble i denne forbindelse fremstilt

tabletter inneholdende glukose og litiumsulfat, respektivt,

og et fargestoff for å gi en hurtig synlig kontroll på opp-løsningen, idet tablettene ble belagt med en film under an-vendelse av kjent beleggingsteknikk. Tablettene ble deretter testet i en HCl-buffer med pH 3, og i en buffer ved pH 5, og/eller i syntetisert magevæske ved pH 6,5 i et tablett-desintegreringsapparat. Resultatene fra disse forsøk er gitt i nedenstående tabell.

De benyttede og i ovenstående tabell angitte polymerer ble testet i en glykoll-NaCl-HCl-buffer ved forskjellig pH-verdi og i en fysiologisk natriumkloridoppløsning ved forskjellig pH ved tilsetning av HC1. Resultatene er angitt i nedenstående tabell.

Betydningen av det i ovenstående tekst tidligere nevnte nitrogeninnhold fremgår fra foretatte sammenligningsforsøk som viser at nitrogeninnholdet er kritisk for egenskapene til den benyttede polymer. Under utviklingen av polymerer for benytt-else som beleggmaterialer ble det funnet at nitrogeninnholdet i polymeren var en nødvendighet og det ble funnet at nitrogeninnhold under og over et visst område ga utilfredsstillende resultater. Polymeren ble enten for oppløselig eller for uopp-løselig, og mistet mye av sin pH-avhengighet.

I det nedenstående forsøk ble flere glukosetabletter belagt med forskjellige polymerer som bl.a. hadde forskjellige nitrogeninnhold. Alle polymerene var basert på monomerene 2-(4-morfolino)etylakrylat, metylmetakrylat og stearylmetakrylat, hvorved mengden av morfolinomonomeren ble endret for å gi forskjellige nitrogeninnhold og/eller polymerisasjonsbe-tingelsene.

De belagte tabletter ble testet i enten en kunstig vomvæske med pH 6,5 eller en kunstig kalunvæske med pH 3,0. Foruten glukosen inneholdt tablettene riboflavin-5-fosfat-Na som farger bufferoppløsningene når det er oppløst deri. Farge-midlet er tilstede for å gi en visuell indikasjon når tablett-innholdet begynte å oppløse seg, dvs. for å indikere hvor lenge belegget var istand til å dekke produktet.

I nedenstående tabell er resultatene fra en rekke forsøk vist. 10 tabletter ble benyttet i hvert forsøk og ved hvert pH-nivå.

Polymerene er identifisert ved løpende tallangivelser og deres nitrogeninnhold. Tiden i minutter før oppløsningen ble farget gul, ble notert og er gitt i tabellen. Mengden av polymer pr. 100 g av glukosetabletter er også angitt.

Som det fremgår fra tabellen ovenfor, har polymerene 6 og 7

en pH-avhengig oppløselighetskarakteristikk som vil passe for et produkt som skal passere vommen, mens polymerene 1-3

er for oppløselige og polymerene 4 og 5 er for uoppløselige, særlig i kalunvæsken.

Formålet med foreliggende partikler er å hindre en frigjøring

i vommen og derved angrep av mikroorganismene som befinner seg der, og isteden sørge for frigjøring i kalun- eller løypemagen, slik at dyret kan absorbere midlet eller midlene, som partiklene utgjøres av.

Belagte stoffer kan være glukose, metionin, umettede fett-stoffer, proteiner, næringsmidler og terapeutiske midler.

Således tilsettes glukose for å tilfredstille det store behov glukose hos kuer med høy melkeproduksjon. Glukose er en kilde for fremstilling av laktose og en mangel på dette stoff kan derfor lede til acatonemi og motvilje mot f6rinntagning. Den daglige dose for glukose er 500-1000 g pr. dyr.

Metionin er en første begrensende aminosyre i produksjonen av proteiner og for å øke den biologiske verdi for denne f6rtil-setning, bør metionin fortrinnsvis tilsettes for dette formål. Den daglige dose av metionin er omkring 20 g pr. dyr.

Umettet fett kan tilføres for å forandre fettsyresammen-setningen i melken og dermed gi melkeprodukter slik som smør og ost, for således å senke blodfett-forholdet hos den som tar slik melk eller melkeprodukter. Den daglige dose av umettet fett er 500-1000 g pr. dyr.

Partikler inneholdende slike midler bør ha en partikkel-størrelse på 0,1-15 mm, fortrinnsvis 0,2-3 mm for lett å kunne passere til vommen uten å ha blitt tygget. Partiklene bør også ha en tetthet på omkring 1 for så snart som mulig å passere til resten av mavene, for hvis de var for lette ville de bare flyte rundt oppå vommassen, mens hvis de var for tunge ville de synke til bunnen i vommen og forbli der i såpass lang tid at en frigjøring ville finne sted. Partiklenes tetthet kan lett modifiseres ved hjelp av f.eks. kaolin.

Partiklene, i form av pressede kjerner, granulater eller lignende, belegges med så meget polymermateriale at et tett belegg oppnås. Denne mengde er som regel 1 g polymer pr.

100 g partikler.

For fremstilling av foreliggende partikler blir polymerene påført på partiklene i et konvensjonelt beleggingsapparat, slik som en belegningspanne eller i hvirvelsjikt, hvorved polymeren oppløst i et passende oppløsningsmiddel slik som kloroform eller metylenklorid, sprøytes på partiklene.

Claims

1. Partikkelformig forstoff for drøvtyggere, der partiklene er belagt med et lag som er bestandig mot oppløsning ved pH 5 og over, men er oppløselig ved pH under 3, karakterisert ved at partiklene er belagt med en kopolymer av a) metylmetakrylat, b) minst en monomer med den generelle formel: hvor R 3 er en rett eller forgrenet alkylgruppe med 4-18 karbonatomer, og R 4er hydrogen eller metyl, og c) en monomer med formelen: hvor R er hydrogen eller metyl, X er =CH2 eller =0, og n er et helt tall på 1-4, fortrinnsvis 2-3, hvorved nitrogeninnholdet i polymeren er 2,5-3,3%, fortrinnsvis 2,7-3,1%.

2. Forstoff ifølgekrav 1, karakterisert ved at partiklene er belagt med en kopolymer der monomeren I er 2-(4-morfolino)etylakrylat.

3. Forstoff ifølge krav 1, karakterisert ved at partiklene er belagt med en kopolymer der monomeren III er butylmetakrylat og/eller stearylmetakrylat.

4. Forstoff ifølgekrav 1, karakterisert ved at partiklene er belagt med en kopolymer av a) metylmetakrylat b) stearylmetakrylat, og c) 2-(4-morfolino)etylakrylat.

5. Forstoff ifølgekrav 4, karakterisert ved at kopolymeren ytterligere omfatter butylmetakrylat.

6. FSrstoff ifølge krav 1-5, karakterisert ved at stearylmetakrylat og/eller butylmetakrylat ut-gjør minst 0,5 mol-%, fortrinnsvis 1-6 mol-% av den tilsatte monomermengden i polymeren.

7. Forstoff ifølge krav 1-6, karakterisert ved at monomeren med formel I utgjør 30-50 mol-%, fortrinnsvis 34-45 mol-% av den tilsatte monomermengden i polymeren.

8. Forstoff ifølgekrav 1-7, karakterisert ved at de tilstedeværende partikler har en størrelse på 0,1-15 mm, fortrinnsvis 0,2-3 mm, og en tetthet på omkring 1.

9. F6rstoff ifølgekrav 1-8, karakterisert ved at partiklene er belagt med kopolymeren i en mengde på minst 1,0 g pr. 100 g partikler.