PL207550B1

PL207550B1 - Sposób wytwarzania granulatu, granulat, sposób wytwarzania paszy dla zwierząt, kompozycja pokarmowa oraz zastosowanie granulatu

Info

Publication number: PL207550B1
Application number: PL369759A
Authority: PL
Inventors: Carl Sidonius Maria Andela; Willem Johan Beekman
Original assignee: Basf Ag
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2010-12-31
Also published as: DK1467630T3; PL369759A1; US20050163765A1; RU2004124941A; JP2005514050A; AU2003202563A1; KR100906838B1; DE60315412T2; CA2471475A1; ATE369043T1; RU2348175C2; KR20040078665A; BR0306917A; RU2348175C9; NO20043343L; CN100345494C; DK1467630T4; EP1467630B2; CA2471475C; ZA200406443B

Description

Opis wynalazku

Obecny wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania granulatu, granulatu, sposób wytwarzania paszy dla zwierząt zawierającej wspomniany granulat, kompozycji pokarmowej zawierającej wspomniany granulat oraz zastosowanie wspomnianego granulatu.

Pokarm dla zwierząt stanowi jeden z największych kosztów utrzymywania bydła oraz innych zwierząt. Zastosowanie różnych enzymów w pokarmie dla zwierząt np. w pokarmie dla bydła, stało się niemal powszechną praktyką. Enzymy te są zwykle wytwarzane przez hodowanie mikroorganizmów w kadziach fermentacyjnych wielkiej skali, obsługiwanych przez przemysłowych producentów enzymów. W końcowej fazie fermentacji, otrzymany bulion zwykle poddaje się serii etapów filtracji, aby rozdzielić biomasę (mikroorganizmy) od pożądanego enzymu (w roztworze). Następnie roztwór enzymu zatęża się i przetwarza jako ciecz (często po dodaniu różnych stabilizatorów) lub do suchego preparatu.

Z przyczyn ekonomicznych i praktycznych, suche preparaty enzymu są czę sto korzystniejsze w stosunku do ciekłych preparatów enzymów. Niemniej jednak, nawet gdy wybrany jest suchy preparat enzymu, niektóre etapy procesu granulowania pokarmu, takie, jak kondycjonowanie, mogą być szkodliwe dla enzymu. Różni wytwórcy enzymów opracowali różne sposoby wytwarzania takie, aby zwiększyć stabilność suchych produktów zawierających enzym podczas granulowania i magazynowania pokarmu. Na przykład, jednym ze sposobów jest powleczenie granulki zawierającej enzym odpowiednią substancją powlekającą.

Opis EP 0569468 odnosi się do preparatu składającego się z granulatu zawierającego enzym, który to granulat jest powleczony woskiem albo tłuszczem o wysokiej temperaturze i topnienia, które uważa się za środki zwiększające odporność na warunki granulowania. Wadą takiego powlekania jest to, że czas rozpuszczania granulatu jest długi (około jednej godziny). Z tego powodu biologiczna dostępność enzymu dla zwierzęcia ulega zmniejszeniu. W dodatku, granulaty mają szeroki rozkład wielkości cząstek, który utrudnia otrzymanie równomiernego rozkładu stężenia enzymu po powleczeniu warstwą, ponieważ małe cząstki zawierają względnie wysoką ilość substancji powlekającej w porównaniu do dużych cząstek.

W opisie WO 00/47060 ujawniono zastosowanie poli(glikolu etylenowego) (PEG) jako materiału powlekającego. Te powłoki (PEG) mają wadę, że nie zwiększają one stabilności granulowania granulatu enzymu do pożądanego poziomu.

Istnieje zatem wciąż zapotrzebowanie na stabilne preparaty enzymów do stosowania w pokarmie dla zwierząt, które byłyby tanie i łatwe do wytwarzania i które łączyłyby zadowalającą stabilność granulowania z dobrą biologiczną dostępnością dla zwierzęcia.

Przedmiotem wynalazku, sposób wytwarzania granulatu zawierającego enzym, odpowiedniego do zastosowania w paszy dla zwierząt, charakteryzujący się tym, że otrzymuje się suchy granulat zawierający enzym, a następnie powleka się granulat poliolefiną wybraną z grupy obejmującej polietylen, polipropylen, polibutylen i polibutadien, w ilości 0,1 - 20% wagowych poliolefiny w stosunku do masy granulek, korzystnie w ilości 0,2 - 10%, a korzystniej w ilości 0,4 do 5%, gdzie poliolefina zawiera kwasowe grupy stabilizowane aminą, a poliolefinę nakłada się na granulki w postaci dyspersji cząstek poliolefiny w odpowiednim rozpuszczalniku.

Korzystnie, stosuje się poliolefinę o końcu zakresu temperatur topnienia w przedziale od 100 do 200°C włącznie z wartościami granicznymi, korzystnie od 120 do 180°C.

Korzystnie, jako rozpuszczalnik stosuje się wodę.

Korzystnie, stosuje się poliolefinę o wielkości cząstek z zakresu od 10 do 1000 nm włącznie z wartościami granicznymi, korzystnie od 10 do 500 nm, a korzystniej od 10 do 200 nm.

Korzystnie, stosuje się dyspersję poliolefinową zawierającą od 10 do 60% wagowych poliolefiny, korzystnie od 20 do 40% wagowych poliolefiny.

Korzystnie, że grupami kwasowymi są grupy karboksylowe.

Korzystnie, aminą jest amoniak.

Korzystnie, jako enzym stosuje się fitazę, ksylanazę, β-glukanazę, proteazę, fosfolipazę, amylazę i/albo oksydazę glukozową.

Przedmiotem wynalazku, jest także granulat charakteryzujący się tym, że zawiera enzym powleczony poliolefiną wybraną z grupy obejmującej polietylen, polipropylen, polibutylen i polibutadien, stosowaną w ilości 0,1 - 20% wagowych poliolefiny w stosunku do masy granulek, korzystnie w ilości 0,2 - 10%, a korzystniej w ilości 0,4 do 5%, w postaci dyspersji cząstek poliolefiny w odpowiednim rozpuszczalniku, przy czym poliolefina zawiera kwasowe grupy stabilizowane aminą.

PL 207 550 B1

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania paszy dla zwierząt, przedmieszki lub prekursora paszy dla zwierząt, charakteryzujący się tym, że obejmuje mieszanie granulatu według wynalazku z jedną lub większą liczbą substancji lub składników paszy dla zwierząt.

Korzystnie, mieszaninę substancji pokarmowej lub substancji pokarmowych i granulatu poddaje się działaniu pary, granuluje i chłodzi.

Przedmiotem wynalazku jest także kompozycja pokarmowa charakteryzująca się tym, że zawiera granulat według wynalazku.

Następnym przedmiotem wynalazku jest zastosowanie granulatu według wynalazku do pobudzania wzrostu zwierzęcia.

Powlekanie granulek enzymu taką poliolefiną zapewnia małe pochłanianie wody podczas etapu kondycjonowania procesu wytwarzania pokarmu i, nieoczekiwanie, korzystnie krótki czas rozpuszczania granulek enzymu. Dlatego zastosowanie powlekania poliolefiną według przedmiotowego wynalazku zapewnia korzystne własności powłoki tłuszczowej (stabilność granulowania) połączone z korzystnymi własnościami powłoki hydrofilowej (krótki czas rozpuszczania).

Poliolefina stosowana w sposobie według wynalazku jest polimerem olefinowym, w którym monomery olefinowe (węglowodorowe) mają długość od 2 do 4 atomów węgla, przy czym przewiduje się ewentualnie włączenie monomerów o długości łańcucha od 5 do 10 atomów węgla w procesie polimeryzacji, aby otrzymać polimer z krótkimi rozgałęzieniami łańcucha.

Poliolefina stosowana według wynalazku jest wybrana z grupy składającej się z polietylenu, polipropylenu, polibutylenu i/lub polibutadienu (zgodnie z nową nomenklaturą te polimery są nazywane polieten, polipropen, polibuten, polibutadien). Korzystniej poliolefiną jest polietylen i/lub polipropylen.

Korzystnie poliolefina stosowana w sposobie według wynalazku ma wystarczająco wysoką temperaturę topnienia, aby zapobiec topnieniu powłoki poliolefinowej w warunkach wytwarzania granulek pokarmu. Korzystniej poliolefina wykazuje koniec zakresu wartości temperatury topnienia w zakresie od 100 do 200°C (włącznie z wartościami granicznymi), jeszcze korzystniej od 105 do 190°C, najkorzystniej od 120 do 180°C.

Poliolefiną jest polimer zasadniczo liniowy, tj. polimer, który nie jest rozgałęziony lub wykazuje tylko mały stopień rozgałęzienia. Tak więc, zasadniczo liniowy polimer może zawierać liniowy polimer z krótkimi łańcuchami bocznymi tj. z łańcuchami bocznymi o długości wynoszącej najwyżej do około 10 atomów węgla.

Dla polietylenu, ciężar cząsteczkowy może być w zakresie 3000 - 20 000.

Aby umożliwić tworzenie odpowiedniej warstwy na granulce, która ma być powleczona, cząstki w dyspersji mają rozmiary takie, jak wyszczególniono poniżej i/lub dyspersja jest jednorodna i/lub jest fizycznie stabilna. Korzystniej, cząstki poliolefin w dyspersji mają wielkość w zakresie od 10 do 1000 nm (włącznie z wartościami granicznymi), jeszcze korzystniej od 10 do 500 nm, najkorzystniej od 10 do 200 nm.

Korzystnie dyspersja poliolefinowa jest zdolna do tworzenia jednorodnej warstwy podczas suszenia powleczonych nią granulek.

Korzystnie dyspersja poliolefinowa jest także zdolna do tworzenia nierozpuszczalnej w wodzie warstwy podczas suszeniu we względnie niskiej temperaturze, typowo w temperaturze znacznie poniżej temperatury topnienia poliolefin.

Dodatkowo korzystnie dyspersja poliolefinowa jest także zdolna do tworzenia cienkiej warstwy, która nie tworzy pęknięć podczas suszenia. Cienka warstwa typowo ma grubość 50 μm lub mniej, korzystnie 20 μm lub mniej, korzystniej 10 μm albo mniej. Dolna granica grubości warstwy może wynosić 1-2 Lim. Grubość warstwy może być zależna od zawartości poliolefiny w dyspersji.

Odpowiednim rozpuszczalnikiem do rozpraszania cząstek poliolefiny jest rozpuszczalnik, w którym poliolefina jest nierozpuszczalna, np. rozpuszczalnik hydrofilowy taki, jak woda lub etanol. Korzystnie jako rozpuszczalnik stosuje się wodę. Typowo dyspersja może zawierać od 10 do 60% (wagowych) poliolefiny w rozpuszczalniku, korzystnie od 20 do 40% poliolefiny w rozpuszczalniku.

Amina stabilizująca grupy kwasowe, jest korzystnie aminą lotną.

Grupy karboksylowe dogodnie można wprowadzać do poliolefin na przykład przez utlenianie. Ilość grup kwasowych wprowadzanych do poliolefin jest charakteryzowana przez tak zwaną liczbę kwasową. Liczba kwasowa poliolefin może zmieniać się w zakresie między 2 i 30 (włącznie z wartościami granicznymi), korzystnie między 4 i 30, korzystniej między 12 i 18, w przypadku polietylenu.

Do dyspersji poliolefin można dodawać dodatkowe związki, aby nadawać korzystne właściwości dyspersji. Na przykład, cząstki poliolefin mogą być fizycznie stabilizowane specyficznymi związkami

PL 207 550 B1 zapobiegającymi krzepnięciu i/lub sedymentacji. Dyspersja może też zawierać związki, które sprzyjają tworzeniu warstwy nierozpuszczalnej w wodzie podczas suszenia.

Przykładami dodatkowych związków są środki powierzchniowo czynne albo aminy.

Korzystnie powłokę poliolefinową stosuje się w ilości 0,1 - 20% (masa poliolefiny do masy granulek), korzystniej w ilości 0,2 - 10% i najkorzystniej w ilości 0,4 - 5%. Udziały procentowe używane we wszystkich tych zestawieniach odnoszą się do udziałów procentowych suchej masy i jeżeli nie wskazano inaczej, dotyczą masy suchego granulatu, przed powlekaniem.

Do nakładania poliolefin i ewentualnie innego/ych materiału/ów powlekającego/ych na granulat dostępna jest pewna liczba znanych sposobów, które obejmują zastosowanie złoża fluidalnego, granulatora o dużej sile ścinania, granulatora mieszającego lub mieszalnika typu Nauta. W preferowanym sposobie nakładania poliolefin na granulat, poliolefinę rozpyla się w postaci dyspersja ponad złożem fluidalnym granulek, które mają zostać powleczone.

Według przedmiotowego wynalazku granulki, które mają zostać powleczone zawierają enzym pokarmowy, opcjonalnie stały nośnik i opcjonalnie jeden albo więcej dodatków.

Typowo granulka może zawierać cząstki, z których 90% ma wielkość 300 μm albo większą, z górnym ograniczeniem wielkości wynoszącym około 3 mm. Alternatywnie, granulat może stanowić mikrogranulat, którego 90% cząstek ma wielkość 300 μm albo mniejszą, z dolnym ograniczeniem wielkości do 10-25 μm.

Stałym nośnikiem, który można stosować przy wytwarzaniu granulatu jest na przykład proszek, który jest uformowany w postać granulki i który korzystnie ma średnią wielkość cząstki w zakresie między 5 i 20 μm.

Na przykład, stały nośnik może zasadniczo składać się z jadalnego polimeru węglowodanowego. Liczne korzyści z zastosowania jadalnego polimeru węglowodanowego przedstawiono w zgłoszeniu patentowym WO 98/54980.

Jadalnym polimerem węglowodanowym jest polimer węglowodanowy dopuszczony do stosowania jako dodatek pokarmowy. Jadalny polimer węglowodanowy wybiera się tak, aby był jadalny dla zwierzęcia, dla którego pokarm jest przeznaczony, jak również korzystnie przyswajalny. Korzystnie polimer zawiera heksozowe jednostki polimerowe, korzystniej glukozowe jednostki polimerowe. Najkorzystniej węglowodanowy polimer zawiera jednostki α-D-glukopiranozy, amylozy (liniowy polimer (1 >4) α-D-glukanowy) i/lub amylopektyny (rozgałęziony polimer D-glukanowy z wiązaniami α-D- (1>4) i α-D-(1>6)). Korzystnym polimerem węglowodanowym jest skrobia. Inne odpowiednie polimery zawierające heksozę, które można używać zamiast, albo w uzupełnieniu skrobi, obejmują α-glukany, β-glukany, pektynę (taką, jak protopektynę) i glikogen. Pod uwagę bierze się też pochodne tych polimerów węglowodanowych takie, jak etery i/lub ich estry. Dogodnie, polimer węglowodanowy jest nierozpuszczalny w wodzie.

W innych wariantach realizacji wynalazku, do granulatu można włączyć jeden lub większą liczbę składników dodatkowych, np. jako środki pomocnicze przy przetwarzaniu i/lub dla dalszego polepszenia stabilności granulowania i/lub stabilności przechowywania granulatu. Pewną liczbę takich dodatków omówiono poniżej.

W innym wariancie realizacji wynalazku, dodatek zawiera nieorganiczną sól rozpuszczalną w wodzie (jak sugerowano w EP 0758018). Korzystnie granulki zawierają co najmniej 0,1% rozpuszczalnej w wodzie soli nieorganicznej zawierającej dwuwartościowy kation, korzystniej cynk. Najkorzystniej solą nieorganiczną jest siarczan cynku. Korzystnie produkt końcowy zawiera od 500 - 1,500 mg Zn/kg produktu końcowego, korzystniej 700 - 1,300 mg Zn/kg produktu końcowego i najkorzystniej 900 - 1,100 mg Zn/kg produktu końcowego. Preferuje się kationy dwuwartościowe, ponieważ zapewniają one najlepszą stabilność przechowywania i przetwarzania. Jako anion preferuje się siarczan, ponieważ umożliwia on najlepszą wydajność suszenia. Sole można dodawać (np. do mieszaniny) w stanie stałym. Alternatywnie, sól (sole) można rozpuszczać w wodzie albo w cieczy zawierającej enzym, na przykład przed mieszaniem ze stałym nośnikiem.

Dalszą poprawę stabilności granulowania można osiągnąć przez włączenie do preparatu związków hydrofobowych, tworzących żel i/lub rozpuszczających się powoli. Związki te można dodawać w ilości co najmniej 0,1% (wagowych), korzystnie co najmniej 0,5%, a korzystniej co najmniej 1% pożądanego związku (w stosunku do masy wody i stałych składników nośnika, jeśli są obecne) do mieszaniny, która ma być przetwarzana w granulki. Odpowiednie substancje obejmują pochodne celulozy takie, jak HPMC (hydroksypropylometyloceluloza), CMC (karboksymetyloceluloza), HEC (hydroksyetyloceluloza),

PL 207 550 B1 poli(alkohole winylowe) (PVA) i/lub oleje jadalne. Oleje jadalne takie, jak olej sojowy lub olej rzepakowy, można dodawać (np. do mieszaniny do granulowania) jako środki pomagające przy przetwarzaniu.

Korzystnie w procesie wytwarzania granulatu, enzym i wodę stosuje się jako ciecz (korzystnie wodną) zawierającą enzym taki, jak roztwór lub gęsta zawiesina, która pochodzi z procesu fermentacji mikrobiologicznej lub stanowi pochodną substancji otrzymanej w tym procesie. Proces fermentacji będzie zwykle jedynym, w którym wytwarza się enzym. W wyniku procesu fermentacji może powstawać bulion, który zawiera mikroorganizmy (które wytwarzały żądany enzym) i roztwór wodny. Ten roztwór wodny po oddzieleniu od niego mikroorganizmów (na przykład przez filtrację) może stanowić stosowaną w wynalazku ciecz wodną zawierającą enzym. Dlatego w korzystnych wariantach realizacji wynalazku ciecz wodna zawierająca enzym jest filtratem. Zwykle enzym będzie obecny w swojej postaci aktywnej. Korzystnie ciecz jest w postaci stężonej takiej, jak ultrafiltrat (UF), która może umożliwić otrzymanie granulatu o pożądanym poziomie aktywności.

Jeżeli stosuje się nośnik stały, ilość cieczy zawierającej enzym (a więc i enzymu), która może być absorbowana na nośniku jest zwykle ograniczona przez ilość wody, która może być absorbowana. Roztwór enzymu może zawierać około 25% (wagowych) materiału suchego. Ilość wody dodawanej do stałego nośnika jest taka, że (w znaczącej części) jest ona w całości absorbowana przez wszystkie składniki obecne w stałym nośniku. W przedmiotowym wynalazku rozważa się stosowanie wyższej temperatury w celu absorbowania większej ilości cieczy zawierającej enzym i rzeczywiście jest to korzystne, zwłaszcza, gdy dotyczy to enzymów trwałych termicznie. Tak więc, dla tych enzymów mieszanie stałego nośnika i cieczy (albo enzymu i wody) prowadzi się w temperaturze powyżej 30°C, korzystnie powyżej 40°C, a korzystniej powyżej 50°C. Alternatywnie lub dodatkowo, ciecz można stosować w tej temperaturze. Ogólnie, preferuje się warunki nie powodujące pęcznienia nośnika stałego (w niższych temperaturach) ze względu na zmniejszanie strat wynikających z niestabilności (wrażliwości termicznej) enzymów w wyższej temperaturze.

Woda albo ciecz zawierająca enzym może zawierać jeden lub większą liczbę enzymów. Odpowiednie enzymy (enzym) są enzymami pokarmowymi przeznaczonymi do włączenia do pokarmu dla zwierząt (włącznie z pokarmem dla zwierząt domowych). Funkcją tych enzymów pokarmowych jest często podnoszenie szybkości przemiany pożywienia, np. przez zmniejszanie lepkości albo przez zmniejszanie przeciwodżywczego efektu różnych składników pokarmu. Enzymy pokarmowe (takie, jak fitaza) można też stosować do zmniejszania w nawozie ilości związków, które są szkodliwe do otoczenia.

W jednym z wariantów realizacji wynalazku, granulki przygotowuje się tak, ż e posiadają wysokie stężenie enzymu pokarmowego. Korzyści przygotowywania kompozycji posiadających duże stężenie fitazy opisywano już w WO 98/55599.

Odpowiednie enzymy obejmują: fosfatazy takie, jak fitazy (zarówno 3-fitazy i 6-fitazy) i/lub fosfatazy kwasowe, karbohydrazy takie, jak enzymy amylolityczne i/lub enzymy rozkładające ściany komórek roślin włączając celulazy takie, jak β-glukanazy i/lub hemicelulazy takie, jak ksylanazy albo galaktanazy i/lub pektynazy, proteazy albo peptydazy takie, jak lizozym, galaktozydazy, esterazy, lipazy, fosfolipazy takie, jak trzustkowe fosfolipazy A2 ssaka i oksydaza glukozowa. Korzystnie enzym pokarmowy jest co najmniej enzymem wybranym z grupy składającej się z fitaz, ksylanaz, β-glukanaz, proteaz, fosfolipaz i oksydaz glukozowych. Korzystniej enzym pokarmowy jest co najmniej enzymem wybranym z grupy składającej się z fitaz i ksylanaz.

Jeżeli enzym jest fitazą, wtedy granulat końcowy może korzystnie mieć aktywność enzymu w zakresie od 4 000 do 20 000 FTU/g (jednostek fitazy na jednostkę masy pokarmu), korzystniej od 5000 do 20 000 FTU/g, najkorzystniej od 5 000 do 15 000 FTU/g. Jedną jednostkę fitazy (FTU) definiuje się przy tym jako ilość enzymu, który powoduje wydzielanie 1 μmola fosforanu nieorganicznego na minutę z fitynianu sodu (0,0051 mol/litr) w temperaturze 37°C i przy pH = 5,5 w warunkach, w których aktywność fitazy wyznaczono zgodnie z procedurą „ISL-method 61696” (ręczne oznaczanie z wykorzystaniem molibdenianu-wanadianu).

Jeżeli enzym jest ksylanazą, wtedy granulat końcowy korzystnie może mieć aktywność enzymu w zakresie od 5 000 do 100 000 EXU/g (jednostek endoksylanazy na jednostkę masy pokarmu), korzystniej od 10 000 do 100 000 EXU/g, a najkorzystniej od 15 000 do 100 000 EXU/g. Jedną jednostkę endoksylanazy (EXU) definiuje się przy tym jako ilość enzymu, który wydziela 4,53 μmoli cukrów redukujących, wyznaczanych jako równoważniki ksylozy, na minutę, w warunkach procedury „ISL-method 61731”.

Procedury ISL są do nabycia na zamówienie w DSM, Food Specialties, Agri Ingredients, A. Fleminglaan 1, P.O. Box 1, 2600 MA, Delft, Holandia.

PL 207 550 B1

Poza tymi enzymami pokarmowymi, wynalazek można z równym powodzeniem stosować w przypadku nieenzymatycznych polipeptydów posiadających aktywność biologiczną takich, jak determinanty antygenowe do stosowania jako szczepionki i/lub polipeptydów opracowanych tak, aby posiadały zwiększoną zawartość istotnych aminokwasów, których biologiczna aktywność może być wrażliwa na termiczną dezaktywację.

Granulat, który ma być powleczony według do wynalazku, można przygotować przez suszenie roztworu wodnego zawierającego enzym, na przykład ultrafiltratu opisanego powyżej, w szczególności przez suszenie rozpyłowe lub suszenie wieloetapowe. Opcjonalnie, dodatki można dodawać przed lub podczas suszenia, na przykład jako środki pomocnicze przy przetwarzaniu albo dla poprawy stabilności granulowania. Ponadto, podczas suszenia można dodać obojętny związek albo materiał, na przykład sól nieorganiczna, maltodekstryny, mąka granulowana, powodując tzw. współsuszenie.

Alternatywnie, granulat, który ma być powleczony, można przygotować przez mechanicznie przetwarzanie mieszaniny enzymu, wody (np. cieczy zawierającej enzym), stałego nośnika i opcjonalnie - dodatków, stosując znane techniki często wykorzystywane w procesach przetwarzania żywności, pożywienia i enzymów. To przetwarzanie mechaniczne obejmuje na przykład spęcznianie, wytłaczanie, sferonizację, granulację prowadzącą do uzyskania peletek, granulację prowadzoną przy dużej sile ścinania, granulację bębnową, aglomerację w złożu fluidalnym lub kombinację tych metod. Te procesy są zwykle charakteryzowane przez wkład energii mechanicznej takiej, jak obrót ślimaka albo mechanizmu mieszalnika, ciśnienie wywierane przez toczący się mechanizm urządzenia do sporządzania peletek, ruch cząstek spowodowany przez obracający się dolny talerz zagęszczarki ze złożem fluidalnym lub ruch cząstek spowodowany przez strumień gazu, lub ich kombinację. Procesy te umożliwiają stałemu nośnikowi (np. w postaci proszku), zmieszanie z enzymem i wodą, na przykład z cieczą zawierającą enzym (wodny roztwór lub gęstą zawiesinę), a następnie granulowanym. Alternatywnie stały nośnik można mieszać z enzymem (np. w postaci proszku), do którego dodaje się wówczas wodę, zawartą w cieczy (lub w gęstej zawiesinie), (przy czym woda może spełniać funkcję cieczy granulacyjnej).

W jeszcze innym wariancie realizacji wynalazku granulat (np. aglomerat) otrzymuje się przez rozpylanie albo powlekanie nośnika cieczą zawierającą enzym, jak na przykład w złożu fluidalnym zagęszczarki. Tak otrzymane granulki mogą zawierać aglomerat, który można otrzymać w złożu fluidalnym zagęszczarki. Korzystnie, mieszanie cieczy zawierającej enzym i stałego nośnika dodatkowo obejmuje ugniatanie mieszaniny przed wytłaczaniem. To może poprawiać plastyczność mieszaniny, a w następstwie ułatwić granulację.

Jeżeli granulat wytwarza się przez wytłaczanie, to korzystnie prowadzi się ten proces pod niskim ciśnieniem. To może przynieść taką korzyść, że temperatura wytłaczanej mieszaniny nie będzie wzrastała, lub będzie wzrastała tylko nieznacznie. Niskociśnieniowe wytłaczanie obejmuje wytłaczanie na przykład w koszowej lub kopułowej prasie do wytłaczania typu Fuji Paudal.

Otrzymany wytłoczony produkt może być poddany zaokrągleniu (np. sferonizacji), jak na przykład w urządzeniu Marumeriser^TM i/lub sprasowaniu. Wytłoczony produkt można poddawać sferonizacji przed suszeniem, ponieważ może to zmniejszyć tworzenie się pyłu w granulacie końcowym i/lub może ułatwiać jakiekolwiek powlekanie granulatu.

Następnie granulki można wysuszyć, jak na przykład w suszarce ze złożem fluidalnym lub, w przypadku zagęszczarki ze złożem fluidalnym natychmiast można je suszyć (w zagęszczarce) do otrzymania (stałego, suchego) granulatu. Inne znane sposoby suszenia granulek w przemyśle przetwórstwa żywności, pożywienia lub enzymów mogą być stosowane przez osobę biegłą w dziedzinie. Odpowiednio, granulat może ulegać odkształceniom plastycznym. Korzystnie suszenie zachodzi w temperaturze produktu od 25 do 60°C, korzystnie od 30 do 50°C.

Następnie tak otrzymany suchy granulat powleka się poliolefiną zgodnie z wynalazkiem. W obecnym wynalazku dodatkowo przewiduje się, że przed powleczeniem go warstwą dyspersji według wynalazku granulat może być powleczony warstwą powlekającą, różniącą się od warstwy powłoki poliolefinowej.

Korzystnie granulki otrzymane po powleczeniu mają względnie wąski rozkład wielkości (np. są monodyspersyjne). To może ułatwiać jednorodny rozkład granulatu enzymu w granulkach karmy. Sposób według wynalazku zmierza do wytwarzania granulatów o wąskim rozkładzie wielkości cząstek. Granulki mogą mieć kształt nieregularny (ale korzystniej - regularny), na przykład mogą mieć w przybliżeniu kształt sferyczny.

Jeżeli jest to konieczne dla dalszego zawężenia rozkładu wielkości granulek, do procesu może być włączony dodatkowy etap taki, jak przesiewanie.

PL 207 550 B1

Granulat zawierający enzym, który to granulat można otrzymać sposobem według wynalazku (który stanowi inny przedmiot wynalazku) stanowi wynik poszukiwania rozwiązania lub co najmniej złagodzenia problemów spotykanych wcześniej w stanie techniki. Takie granulaty powlekane posiadają wysoką stabilność granulowania i krótki czas rozpuszczania. Dlatego dostępność biologiczna enzymu dla zwierzęcia jest zwiększona w porównaniu do klasycznych granulek pokrytych tłuszczem.

Tak więc, wynalazek zapewnia granulat zawierający enzym, który to granulat można otrzymać w wyżej wymienionych procesach, a który posiada następujące właściwości. Granulat składa się z granulek zawierających enzym pokarmowy, opcjonalnie - stały nośnik i opcjonalnie jeden lub większą liczbę dodatków, powleczonych warstwą poliolefiny.

Granulat według wynalazku jest odpowiedni do zastosowania do wytwarzania paszy dla zwierząt. W takich procesach granulat miesza się z substancjami pokarmowymi takimi, jak część przedmieszki lub jak prekursor paszy dla zwierząt. Według wynalazku właściwości granulatu pozwalają na jego zastosowanie jako składnika mieszaniny, która jest dobrze dostosowana jako pasza dla zwierząt, zwłaszcza, jeżeli mieszaninę poddaje się działaniu pary, a później granuluje i opcjonalnie suszy.

Obecny wynalazek dotyczy też sposobu pobudzania wzrostu zwierzęcia, który to sposób obejmuje karmienie zwierzęcia według diety, zawierającej granulat według wynalazku. Omawiana tutaj dieta zwierzęcia może obejmować sam granulat lub granulat zawarty w paszy. Do odpowiednich zwierząt należą zwierzęta hodowlane, jak na przykład bydło, świnie i drób oraz ryby.

Korzystne cechy i właściwości jednego przedmiotu wynalazku także innych przedmiotów wynalazku.

Następujące przykłady są przedstawione tylko dla celów ilustracji wynalazku i nie mają na celu ograniczenia jego zakresu.

P r z y k ł a d y

Ogólne sposoby

Przygotowywanie granulek zawierających fitazę

Granulki zawierające fitazę przygotowuje się według sposobu opisanego w WO98/54980.

Etap kondycjonowania/sporządzania peletek gramów granulek mieszano w 10 kg wybranej przedmieszki pokarmowej i tuż przed testem wymieszano z 240 kg przedmieszki otrzymanej według tego samego przepisu. To 250 kg mieszaniny dozowano do mieszalnika/urządzenia do kondycjonowania przez dozujący podajnik ślimakowy z szybkością 600 kg/h, i tam również bezpośrednio ogrzewano ją parą do temperatury około 80°C. Czas przebywania wynosił około 30-40 sekund, po czym gorącą mieszaninę przeciskano do prasy do wytwarzania peletek. Peletki wychodzące na zewnątrz miały temperaturę między 80 i 82°C i spadały na chłodzącą taśmę. Z tej taśmy pobierano próbki do pomiaru stabilności.

Karma dla drobiu stosowana do analizy stabilności wytwarzania peletek:

Kukurydza (50%), groch (5%), mąka sojowa (28%), tapioka (1,98%), mączka rybna (2,5%), mączka z piór (1,5%), olej sojowy (1,75%), tłuszcz zwierzęcy (3,5%), Menvit (Premervo, Utrecht, Holandia) 100 (1%), wapień (1,1%), wodorofosforan (V) wapnia (1,22%), sól (0,3%), Mervit 394 (0,65%), Mervit 393 (1,5%) do sumy 100%.

Analiza aktywności fitazy w peletkach karmy

Aktywność fitazy wyznaczono według procedury „ISL-method 61696” (ręczne oznaczanie z wykorzystaniem molibdenianu-wanadianu).

Dyspersje 1205 oraz 1286 opisane w poniższych przykładach są zgodne z niniejszym wynalazkiem.

P r z y k ł a d 1

300 gramów niepowleczonych granulek (partia NPHG 498) było wprowadzone do aparatu ze złożem fluidalnym STREA ze spółki NIRO-AEROMATIC.

Za pomocą górnego urządzenia rozpyłowego (dysza dwufazowa), na granulki napylono różne powłoki jak wskazano w tabeli 1. Te powleczone granulki badano w teście wytwarzania peletek jak opisano w ogólnych sposobach.

Granulki HS są to granulki powleczone tłuszczem i powłoką zapobiegającą zlepianiu się (>30%) (otrzymanym z Novo Nordisk, partia nr HF 98011450).

PL 207 550 B1

T a b e l a 1

Resztkowa aktywność fitazy w karmie dla drobiu w % po kondycjonowaniu/wytwarzaniu peletek w temperaturze 80/81°C

Oznaczenie próbki z powłoką	Czas rozpuszczania (min)	Aktywność resztkowa (%)
A Próbka niepowleczonej partii 498	1	27
B Próbka powleczona 10% roztworem PEG 6000	2	30
C Próbka powleczona 10% dyspersją wosku Carnauba	1	36
D Próbka powleczona 10% PE dyspersją Stamylan® LD1965	1	32
E Próbka powleczona 10% PE dyspersją EXACT® 8210	20	48
F Próbka powleczona 8% PE dyspersją 1205	5	57
G Próbka granulek HS	>60	55

Nieoczekiwanie, czas rozpuszczania granulek nie wydaje się wykazywać korelacji z ich stabilnością wytwarzania peletek. Najważniejszym parametrem do optymalizacji jest czas rozpuszczania, ponieważ decyduje on o dostępności biologicznej enzymu dla zwierzęcia.

Powłoki próbek C i F zakupiono od Paramelt B.V. (Heerhugowaard, Holandia), a próbki D i E od DSM Research (DSM N.V., Geleen, Holandia).

P r z y k ł a d 2

Wpływ powleczenie dyspersją 1205 na stabilność wytwarzania peletek dla granulatów zawierających fitazę testowano w produkcji w skali przemysłowej.

W aparacie ze złożem fluidalnym GPCG 300 z firmy Glatt, 300 kg niepowleczonego granulatu, przygotowanego jak opisano w ogólnych sposobach, powleczono z użyciem 120 kg dyspersji 1205 zawierającej 19,5% suchej masy (próbka L), zaś inną partię powleczono zużyciem 60 kg roztworu PEG 6000 zawierającego 50% suchej masy (próbka K).

Te powleczone granulaty badano w teście wytwarzania peletek razem z niepowleczonym produktem (próbka H) i próbką porównawczą - granulką HS (próbka M), jak opisano w sposobach ogólnych

Wyniki przedstawiono w tabeli 2.

T a b e l a 2

Resztkowa aktywność fitazy w karmie dla drobiu w % po kondycjonowaniu/wytwarzaniu peletek w temperaturze 80/80°C

Oznaczenie próbki z powłoką	Czas rozpuszczania (min)	Aktywność resztkowa (%)
H Próbka niepowleczonej partii S4893	1	33
K Próbka powleczona PEG 6000	2	36
L Próbka powleczona dyspersją PE 1205	10	74
M Próbka granulki HS	>60	76

P r z y k ł a d 3

W urządzeniu ze złożem fluidalnym Glatt GPCG 1.1 do powlekania warstwą, 1 kg niepowleczonego granulatu przygotowanego jak opisano w sposobach ogólnych, powlekano różnymi powłokami wymienionymi w tabeli 3.

Próbkę O powleczono w warunkach topnienia w temperaturze 80°C. Próbkę P powleczono wykonaną we własnym zakresie dyspersją kazeinianu sodu i uwodornionego tłuszczu kokosowego.

PL 207 550 B1

T a b e l a 3

Resztkowa aktywność fitazy w karmie dla drobiu w % kondycjonowaniu/wytwarzaniu peletek w temperaturze 80/80°C

Oznaczenie próbki z powłoką	Czas rozpuszczania (min)	Aktywność resztkowa (%)
N Próbka niepowleczonej partii 5193	1	20
O Próbka powleczona 10% tłuszczem Waretta	4	22
P Próbka powleczona 10% dyspersją tłuszczu	10	25
M Próbka granulki HS	>60	53

Różne testowane powłoki tłuszczowe (z wyjątkiem jednej próbki M - granulki HS) nadają granulkom krótki czas rozpuszczania, ale stabilność wytwarzania peletek powleczonych granulek nie jest znacząco zwiększona w porównaniu do granulatu niepowleczonego (próbka N).

P r z y k ł a d 4

Badano wpływ różnych stężeń dyspersji 1205 (2 do 24%, próbki S do V) na stabilność wytwarzania peletek i na czas rozpuszczania. Niepowleczone granulaty przygotowano jak opisano w sposobach ogólnych. Granulki powleczono tak, jak przedstawiono w tabeli 4 i badano w teście wytwarzania peletek opisanym w sposobach ogólnych.

Wyniki przedstawiono w tabeli 4

T a b e l a 4

Oznaczenie próbki z powłoką	Czas rozpuszczania (min)	Aktywność resztkowa (%)
R Próbka niepowleczonej partii 5193	1	22
S Próbka powleczona 2% dyspersją 1205	2	31
T Próbka powleczona 4% dyspersją 1205	2	49
U Próbka powleczona 8% dyspersją 1205	2	58
V Próbka powleczona 24% dyspersją 1205	60	75
M Próbka granulki HS	>60	64

Stężenie polietylenu, który jest stosowany do powlekania granulek wydaje się wykazywać dodatnią korelację z czasem rozpuszczania granulek.

P r z y k ł a d 5

W tym przykładzie badano wpływ dyspersji polipropylenu (PP) i dyspersji polietylenu (PE) od różnych dostawców. Niepowleczone granulki przygotowano tak, jak opisano w sposobach ogólnych. Następnie granulki powleczono tak, jak wskazano w tabeli 5 i badano w teście wytwarzania peletek opisanym w sposobach ogólnych.

Wyniki przedstawiono w tabeli 5.

T a b e l a 5

Oznaczenie próbki z powłoką	Czas rozpuszczania (min)	Aktywność resztkowa (%)
W Próbka niepowleczonej partii 5193	1	21
X Próbka powleczona 4% Permanol Z (PE)	1	38
Y Próbka powleczona 4% Permanol 601 (PP)	1	43
Z Próbka powleczona dyspersją 1205 (PE)	1	39

PL 207 550 B1

Wszystkie trzy powłoki, a więc próbki powleczone materiałem Permanol (X+Y) od Clariant GmbH (Frankfurt nad Menem) i próbki powleczone dyspersją 1205 od Paramelt BV wykazywały aktywność resztkową około dwa razy wyższą niż próbka nie powleczona, a jednocześnie zapewniały ten sam czas rozpuszczania.

Permanol 601 jest powłoką polipropylenową (PP) o wyższej temperaturze topnienia (wyższej o 30°C) niż powłoka polietylenowa (PE), a także o większym rozmiarze cząstek (10 razy większym) niż dyspersja 1205.

P r z y k ł a d 6

W tym przykładzie wykonano inne porównanie wpływu dyspersji polipropylenu (PP) i dyspersji polietylenu (PE) od różnych dostawców. Niepowleczone granulki były przygotowane jak opisano w ogólnych sposobach. Następnie granulki były pokrywane jak wskazano w tabeli 6 i sprawdzane w teście granulowania opisanym w sposobach ogólnych.

Wyniki są przedstawione w tabeli 6.

T a b e l a 6

Oznaczenie próbki z powłoką	Czas rozpuszczania (min)	Aktywność resztkowa (%)
A Próbka niepowleczonej partii R2236/R3305	1	31
B Próbka powleczona 4% PE dyspersją 1286	1	42
C Próbka powleczona 4% Permanol Z (PE)	1	44
D Próbka powleczona 4% Permanol AAP5 (PP)	1	41
E Próbka powleczona 4% Permanol AAP5 z amoniakiem (PP)	1	46
F Próbka powleczona 4% Polygen WE6 (BASF)	1	40
G Próbka powleczona 4% Polygen WE7 (BASF)	1	39

Wszystkie trzy próbki powłok Permanol (C, D, E) od Clariant GmbH (Frankfurt nad Menem), dyspersją 1286 od Paramelt BV (B) i powłoki Polygen WE6 i WE7 (F, G) od BASF Aktiengesellschaft (Ludwigshafen), wykazywały znacząco wyższą resztkową aktywność niż próbka niepowleczona, a przy tym zapewniały ten sam czas rozpuszczania.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania granulatu zawierającego enzym, odpowiedniego do zastosowania w paszy dla zwierząt, znamienny tym, że otrzymuje się suchy granulat zawierający enzym, a następnie powleka się granulat poliolefiną wybraną z grupy obejmującej polietylen, polipropylen, polibutylen i polibutadien, w ilości 0,1 - 20% wagowych poliolefiny w stosunku do masy granulek, korzystnie w ilości 0,2 - 10%, a korzystniej w ilości 0,4 do 5%, gdzie poliolefina zawiera kwasowe grupy stabilizowane aminą, a poliolefinę nakłada się na granulki w postaci dyspersji cząstek poliolefiny w odpowiednim rozpuszczalniku.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się poliolefinę o końcu zakresu temperatur topnienia w przedziale od 100 do 200°C włącznie z wartościami granicznymi, korzystnie od 120 do 180°C.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako rozpuszczalnik stosuje się wodę.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się poliolefinę o wielkości cząstek z zakresu od 10 do 1000 nm włącznie z wartościami granicznymi, korzystnie od 10 do 500 nm, a korzystniej od 10 do 200 nm.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się dyspersję poliolefinową zawierającą od 10 do 60% wagowych poliolefiny, korzystnie od 20 do 40% wagowych poliolefiny.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że grupami kwasowymi są grupy karboksylowe.
7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że aminą jest amoniak.

PL 207 550 B1
8. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako enzym stosuje się fitazę, ksylanazę, (3-glukanazę, proteazę, fosfolipazę, amylazę i/albo oksydazę glukozową.
9. Granulat, znamienny tym, że zawiera enzym powleczony poliolefiną wybraną z grupy obejmującej polietylen, polipropylen, polibutylen i polibutadien, stosowaną w ilości 0,1 - 20% wagowych poliolefiny w stosunku do masy granulek, korzystnie w ilości 0,2 - 10%, a korzystniej w ilości 0,4 do 5%, w postaci dyspersji cząstek poliolefiny w odpowiednim rozpuszczalniku, przy czym poliolefina zawiera kwasowe grupy stabilizowane aminą.
10. Sposób wytwarzania paszy dla zwierząt, przedmieszki lub prekursora paszy dla zwierząt, znamienny tym, że obejmuje mieszanie granulatu określonego w zastrz. 9 z jedną lub większą liczbą substancji lub składników paszy dla zwierząt.
11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że mieszaninę substancji pokarmowej lub substancji pokarmowych i granulatu poddaje się działaniu pary, granuluje i chłodzi.
12. Kompozycja pokarmowa, znamienna tym, że zawiera granulat określony w zastrz. 9.
13. Zastosowanie granulatu określonego w zastrz. 9 do pobudzania wzrostu zwierzęcia.