SE450192B - Sett och apparat for kontinuerlig hydrolysering av keratinhaltigt material - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 450 192 2 avlägsnas. Efter detta torkas sedan sådant hydrolyserat material genom ytterligare påföring av värme. Följakt- ligen är det satsvisa förfarandet vanligen långsamt, besvärligt och ineffektivt till den utsträckningen att det inte lätt kan underkastas automatisering, och där- till riskerar det att alstra en variation av den er- hållna slutproduktens hydrolyseringsgrad, beroende på växlingar i värmebehandlingen som uppträder under den utsträckta exponeringstiden.

Ett exempel på en apparat och dess driftssätt för omvandling av fjädrar genom hydrolys visas i US paten- tet 2 702 245 som beviljats Mayer. I detta patent be- skrives uppfattningen av fjädrar kan ångbehandlas genom indirekt pàföring av värme på våta fjädrar i det sats- visa förfarandet, med viss omröring, medan en tidsperiod som överskrider minst en och en halvtimme åtgår.

Ett annat exempel på ett partiellt förfarande av satstyp för preparering av fjädrar för hydrolysering visas i mitt tidigare US Patent nr 3 830 850, vilket beskriver anordningar för mekanisk rivning av fjädrar till stycken av relativt liten storlek, vilka sedan fås ganska pumpningsbara om de bäres inom en viss mängd vatten. Men de krossade fjäderstyckena förmjuk- göres inte, värmebehandlas inte inom förfarandet och därtill har man funnit att rivningsförfarandet kräver en avsevärd mängd energi som gör förfarandet tämligen oekonomiskt.

US Patentet nr 3 272 632 beviljat åt Speer, be- skriver en apparat och dess användningssätt vid omvand- ling av avfall och fjädrar för vidare kommersiell an- vändning. Detta patent beskriver förfarandet där fjäder- fäbiprodukter, såsom avfall, blod och fjädrar omvand- las till en användbar livsmedelsprodukt genom att de i ett hett oljebad och vid förhöjda temperaturer. Ehuru denna typ av tek- underkastas värme, eller kokning, l5 20 25 30 35 450 192 3 nik ger en användbar slutprodukt är det tämligen svårt att upprätthålla kvalitetskontroll och därtill är för- farandet av naturen ett flerstegsförfarande, och av tidigare förklarade anledningar, är det tämligen oeko- nomiskt och ineffektivt.

US patentet nr 3 617 331, beviljat åt Harrington, Jr., beskriver hydrolyseringsförfarandet vid vilket fjädrar sammanpressas och formas i ett kontinuerligt flöde till en propp som är konstruerad för att tillslu- ta inmatningen till hydrolyseringsretprten, för att därigenom hindra förlust av retorttryck, och däri genom- föra något av hydrolysering i en form av kontinuerligt flöde. Sådan inmatningstillslutning är emellertid mycket beroende av att de fysikaliska karaktäristikorna hos fjädrarna är väsentligen outspädda med andra material, såsom blod eller avfall. Och, eftersom sådan utspädning av råmaterial, såsom fjädrar, med denna typ av avfall är relativt vanlig, är inmatningstillslutning av denna typ av hydrolyseringsapparat mycket svår att hålla oför- änderlig, och kan inte upprätthâllas med alla material som typiskt inkluderas inom avfallshydrolyseringsför- farandet, och det definierade förfarandets tillämplighet begränsas därför avsevärt.

Olika andra US patent, som tidigare beviljats och som beskriver variationer av förfarandena och appara- terna för hydrolysering av cellulosahaltiga material, inbegripet keratinhaltiga material och vegetabiliska substanser, visas i de tidigare US patenten, bevilja- de åt Wallace nr 2 681 871, Zebarth et al nr 3 745 l78, Wallace et al nr 2 739 086, Shaw nr 833 422, Maybee nr l 565 282, Docken nr 3 O7l 468 och det tidigare US patentet beviljat åt Geiger et al nr 695 878.

Det är även känt att ett förfarande användes vid" vilket fjädrar omvandlas till en användbar produkt, såsom genom hydrolys, men det krävs två steg för ut- 10 15 20 25 30 35 450 192 4 förande därav. I inledningssteget, vilket i sig är av satsvis natur, underkastas de våta fjädrarna ett mel- lanliggande tryck och en mellanliggande temperatur, men utan någon omröring, för att omvandla dem till den pumpningsbara konsistensen, medan, i det andra steget, de tryckpåverkade fjädrarna satspumpas i en omrörd hyd- rolyseringsretort, för satshydrolysering vid förhöjda temperaturer och tryck. Detta förfarande kvarhåller emellertid ett satsvist arbetssätt åtminstone i sina inlednigssteg, där fjädrarna göres mera flytbara, och därför är det inte ett helt kontinuerligt arbetssätt, kan inte lätt automatiseras beroende på förbehandlings- förfarandet som utföres på fjädrarna; och därtill, be- roende på den varierande tiden för retention av fjäd- rarna under tryck och värme som hör till ett första steg av denna natur, är det troligt att den utsträckta karluttömningstiden för inieaningssatsen lea-er till viss, om inte väsentlig, variation av den erhållna slut- produkten och innan den transporteras in i hydrolyse- ringsretorten. Z Därför är det ett huvudändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett helt kontinuerligt förfa- rande för framställning av användbara livsmedelsproduk- ter fràn fjädrar, hår, naglar, horn, hovar och andra liknande keratinhaltiga material.

Ett annat föremål för föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett helt kontinuerligt förfarande för framställning av användbara livsmedelsprodukter från fjädrar och andra liknande keratinhaltiga material, allt med förbättrad verkningsgrad, medan en produkt med avsevärt förbättrat näringsvärde erhålles.

Vidare är det ett föremål för föreliggande uppfin- ning att åstadkomma ett helt kontinuerligt förfarande, vid vilket fjädrar, hår och andra keratinhaltiga material kan omvandlas vid hög verkningsgrad, och under mycket 10 15 20 25 30 35 450 192 5 reglerbara betingelser, i kombination med andra fjäder- fä- och djurbiprodukter, såsom blod, avfall och liknan- de, till en kombination av livsmedelsprodukter med högt näringsvärde.

Ytterligare ett annat föremål för föreliggande _ uppfinning är att åstadkomma ett kontinuerligt förfa- rande för hydrolysering av keratinhaltiga produkter, såsom fjädrar, genom verkan av samordnade fluidiserings- och hydrolyseringskärl som sörjer för kontinuerligt flöde av hydrolyseringsmaterialet genom en sådan appa- rat utan en väsentlig ökning av värmet och trycket som erfordras under bearbetning.

Ytterligare ett annat föremål för föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en apparat för hydro- lysering av fjädrar, eller liknande, i vilken både flui- diserings- och hydrolyseringskärl är samordnade medelst ett pumporgan, som effektivt reglerar hydrolyseringspro- duktens flöde, medan den samtidigt upprätthåller konsi- stensen i apparatomgivningen, varigenom kvalitetskon- troll säkerställas.

Ett annat föremål för denna uppfinning är att åstad- komma ett förbättrat förfarande för hydrolysering av fjädrar, eller annat keratinhaltigt material, genom anordnande av kraftig omröring av nämnda produkter åt- minstone i fluidiseringskärlet, och eventuellt även inom det anslutande hydrolyseringskärlet, varigenom den för hydrolysering vid ett givet tryck och en given temperatur erfordrade tiden i hög grad minskas. Ännu ett annat föremål för föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en apparat för användning vid bearbetning av hydrolyserbart material och i vilken sådana material göres påtagligt fluidiserade genom att produkterna göres slaka och minskade till avsevärt min- dre komponenter för förbättring av produktflödet genom den arbetande apparaten. lO l5 20 25 30 35 450 192 6 Ytterligare ett annat föremål för föreliggande uppfinning är montering av hydrolyseringsapparaten från ett lämpligt arrangemang av tillgängliga kärl och pum- par, men vilket dock sörjer för den kontinuerliga be- arbetningen, till skillnad från bearbetningen av sats- typ, som är känd på detta omrâde, för genomförande av oavbruten produkthydrolysering.

Ett annat föremål för föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en hydrolyseringsapparat och ett hydrolyseringsförfarande som erfordrar ett minimum av övervakning under utförande därav, men samtidigt, och beroende på dess kontinuitet i drift, garanterar syn- nerligen effektiv kvalitetskontroll av den resulterande hydrolyserade slutprodukten.

Dessa och andra föremål blir mera uppenbara för fackmännen på området vid genomgång av sammandraget av föreliggande uppfinning, och vid studium av beskriv- ningen av den föredragna utföringsformen, med hjälp av därtill hörande ritningar.

Innehållet i denna uppfinning tillhandahåller ett helt kontinuerligt förfarande för omvandling av fjädrar, hår eller andra keratinhaltiga material, ensamma eller i kombination med ytterligare fjäderfä- eller djurbi- produkter, och vid en relativt hög verkningsgrad och kontrollerbarhet, till livsmedelsprodukter med förbätt- rat näringsvärde.

Kanske en genomgång av keratiners hydrolyserings- förfarande kan göras innan en detaljerad analys av före- liggande uppfinnings uppbyggnad göres. Keratinerna och hydrolyseringsförfarandena är båda synnerligen komplexa, och den tillgängliga informationen om föremålet öve- rensstämmer inte alltid. Eftersom de flesta forsknings- arbeten på detta område huvudsakligen har utförts pâ, fjädrar kan förklaringen bäst göras ifråga om fjäder- keratinet. 10 15 20 25 30 35 450 192 7 Fjäderkeratinerna är komplext organiserade, dvs systematiskt arrangerade, proteiner som består av unge- fär 18 olika kända aminosyror av varierande värde och väsentlighet för bildningen av kroppsvävnad. Bearbeta- de, eller hydrolyserade, fjädrar är huvudkällan för cystin, en produkt som är värdefull i sig, men även mycket värdefull beroende på att den sparar behovet av dyrt metionin, ty det medger användning av mindre metionin.

I sitt naturliga tillstånd är keratinerna, sådana som finns i fjädrar, nästan osmältbara för djurmagen, varvid 90 % mer eller mindre av produkten är osmältbara i sitt naturliga tillstànd. Keratiner av denna typ pas- serar väsentligen direkt genom matsmältningskanalen hos djuret oanvänt, huvudsakligen beroende på deras stora motståndskraft mot angrepp av matsmältningsvätskor och enzymer i djuret. I Keratiner, i likhet med andra proteiner, består av aminosyrakedjor som är sammankopplade med peptidtvär-' bindningar, varvid aminogruppen hos en kombinerar med karboxylgruppen hos den intilliggande, osv, tills så många som flera tusen aminosyror kan vara kopplade till en enda proteinmolekylkedja. I det naturliga tillstån- det är dessa molekylkedjor arrangerade med hänsyn till varandra på ett regelbundet sätt, i stort sett i form av vad som kan definieras som sicksacklika kedjor inom veckade ark, eller tättpackade spiraler, eller i en kombination av båda. Dessa molekylkedjor är sammanbundna huvudsakligen genom vätebindningar, och aminosyrorna inom kedjorna - och till viss utsträckning mellan ked- jorna - är sammanbundna genom peptidtvärbindningar.

Det förfarande som är mest allmänt använt för be- handlng av keratinhaltiga fjädrar för att förbättra deras smältbarhet är sättet att exponera dem för vat- ten vid förhöjda temperaturer, ett förfarande som all- 10 15 20 25 30 35 450 192 8 mänt kan identifieras som ånghydrolysmetoden. Andra förfaranden som har utvecklats vid försök att förbätt- ra ànghydrolysen inbegriper enzymatisk, syra- eller alkalihydrolys, men sådana förfaranden är alltför dyra, eller de kan vara skadliga för de essentiella aminosyror- _na, och är därför praktiskt taget oanvändbara för kom- ' mersiellt bruk.

Såsom är känt mjukas fjädrar upp av vatten, vid förhöjda temperaturer. En temperatur av lOO°C kan er- hållas vid atmosfärstryck; ehuru hydrolyshastigheten vid den temperaturen är relativt obetydlig, har det heta vattnet i sig en verkan på fjädrarnas fysikaliska karaktär. Det heta vattnet har väsentligen en tendens att avlägsna det vaxartade överdraget på fjädrarna och göra dem ganska uppblötta, slappa och sköra, så att de lätt kan brytas upp till stycken om de släs mekaniskt.

Vätebindningen mellan molekylkedjorna, och peptid- tvärbindningarna mellan aminosyrorna, kan brytas-med ånga, enzymatisk verkan eller genom kemisk hydrolys.

Detta frigör kedjorna till att vecklas ut eller nystas upp pá ett slumpartat sätt. När detta sker förlorar proteinet sin ursprungliga nativa egenskap och säges vara allmänt i oordning eller denaturerad, ehuru det inte finns någon manifesterad förändring av dess sam- mansättning. I detta tillstånd är dess mottaglighet för attack av matsmältningsvätskor och enzymer avse- värt ökad.

Keratiner har en hög andel av cystin bland sina konstituerande aminosyror. Dessa existerar som en del av peptidbindningen. Cystintvärbindningen kallas en disulfidtvärbindning, ty dess centrala bindning är mel- lan två svavelatomer. Spjälkning av cystindisulfidtvär- bindningarna frigör cystinet, vilket sedan partiellt_ omvandlas till lantionin, ornitin, och eventuellt andra svavelhaltiga föreningar, men huvudsakligen den förra, 10 15 20 30 35 450 192 9 vilken är en ovanlig och icke essentiell aminosyra, som vanligen inte förekommer i naturliga fjädrar. Cystin är praktiskt taget den enda av de 18 aminosyrorna som uppvisar en signifikant minskning i analytisk mängd under typisk ánghydrolys.

Olyckligtvis àtföljes uppvecklingen av keratinked- jorna av en negativ effekt som endast kan detekteras genom verkliga utfodringstest, en effekt som resulterar i minskning av näringstillgängligheten efter en viss punkt i bearbetningen. Optimalt näringsvärde erhålles när skillnaden mellan den första effekten (uppvecklingen) Det- ta sker i typisk ànghydrolys när pepsinsmältbarheten och den andra effekten (nedbrytningen) maximerats. av det torkade fjädermjölet, mätt genom standard AOAC- -metoden med utnyttjande av 0,2 % pepsin, har nått unge- fär 75 %. över och under denna punkt avtar det verkliga näringsvärdet markant. I Fjädrars näringsvärde mätes vanligen genom utfod- ring av kycklingar för tillgängliga svavelhaltiga ami- nosyror, metionin och cystin, huvudsakligen cystin, ty dessa är de värdefullaste elementen i fjäderfäut- fodringstillämpningar.

Förhållandet mellan hydrolyseringstemperaturen och tiden som erfordras för att uppnå en 75 % pepsin- smältbarhet med användning av direkt ånginsprutning, icke nödvändigtvis en värmemantel, och utan omröring, visas i fig 4, vilken figur är tagen från USDA Utiliza- tion Report nr 3, daterad 1961. Detta är naturligtvis inte samma som det skulle vara med mantelvärme och om- röring, och ej heller när 75 % smältbarhetskriteriet upprätthålles, men det är nära nog jämställt i sin ana- lys. Man kan med lätthet se snabbheten med vilken tiden för pepsinsmältbarheten minskar när temperaturen ökar vid fjäderhydrolysering. ' Förhållandet mellan hydrolyseringstiden och pepsin- smältbarheten, varvid värme tillföres genom direkt ång- 10 l5 20 25 30 35 450 192 10 insprutning, icke nödvändigtvis genom mantelvärme, och utan omröring, anges av diagrammet som visas i fig 3, i vilken dess kurva A, som även är tagen från USDA Uti- lization Report nr 3, ovan, beskriver förhållandet mel- lan tid och temperatur för att uppnå 75 % pepsinsmält- barhet av de hydrolyserade fjädrarna. Återigen är inte bearbetningen av fjädrar under detta förhållande, som visas i detta diagram, detsamma som det Skulle vara med mantelvärme pàfört på hydrolyseringskärlet, och med omröring däri, men data av dessa_tvà typer av för- faranden har tämligen jämställt förhållande. Man kan även notera den snabba begynnelseökningen av smältbar- hetsprocent, som sedan efterföljes av långsam men sta- dig ytterligare ökning av densamma med fortsatt tid.

I kurvan B i denna fig hållits från USDA-data 3, beskrives de värden som er- genom multiplicering av procen- ten pepsinsmältbarhet med andelen av cystinet plus metio- ninet som kvarblir efter bearbetning, och detta beräknas SOIUZ procent cystin + metionin i bearbetat procent pepsin- material X smältbarhet procent cystin + metionin i ursprung- ligt material Den resulterande kurvan råkar att grovt beskriva, inom normal bearbetningstid, vad som sker åt näringstillgäng- lighet av svavelhaltiga aminosyror. Medan förhållandet bryts ner under en mer utsträckt bearbetning, har det visst värde om man accepterar den registrerade slut- satsen att det endast finns små skillnader ifråga om tillgänglighet mellan de olika aminosyrorna, och be-- gränsar slutsatsen till normal bearbetning. Den verkliga minskningen av näringstillgänglighet efter 75 % pep- lO 15 20 25 30 35 450 192 ll sin-smältbarhetspunkten tenderar att överskrida den för kurvan som beräknats såsom ovan angivits, särskilt vid höga bearbetningstemperaturer. Ingen enkel förkla- ring finns tillgänglig för det fenomenet.

En möjlig förklaring är att aminosyrorna kan exi- _ stera i en av två kemiskt från varandra oskiljbara for- ' mer. Fjäderaminosyror kan uppträda naturligt i vad som är känt som L-formen. När de upphettas med alkali, såsom vattenhaltig bränd kalk, omvandlas upp till 50 % av dem till den onaturliga formen som är_känd som D-formen, vilken mindre effektivt utnyttjas av djurmatsmältnings- systemen. Omvandlingen kallas racemisering. Eftersom alkalits funktion är den av en katalysator, kan man spekulera i att enbart värme även kan åstadkomma samma omvandling.

En annan möjlig förklaring är att höga tempera- turer, eller utsträckt upphettning, och åtföljande oxi- dation, kan förmå de frigjorda fria aminosyrorna att undergå ytterligare komplexa reaktioner som inkluderar återupprättande av viss tvärbindning. I varje fall synes de faktorer som verkar för att minska näringstillgänglig- heten uppträda mera markant vid högre temperaturer, till den utsträckningen att en högtemperatur-korttids- cykel av hydrolysering kan förlora mera näringsvärde än en mediumtemperatur-mediumtidscykel.

Man kan lätt märka att effekterna av omröring pà hydrolyseringsreaktionen vid någon given temperatur, såsom medelst kraftig omröring, i hög grad ökar hydro- lyseringsförfarandets hastighet. En given pepesinsmält- barhet kan utvecklas vid en given temperatur på mycket kortare tid, eller vid en lägre temperatur på samma tídsmängd, med den ytterligare komponenten av kraftig omröring. Detta beror utan tvekan pà omröringens ver- kan för förbättring av värmeöverföring, uppbrytning av fjädrarna och ökning av deras exponering för vatten- komponenten. 10 15 20 25 30 450 192 l2 Föreliggande uppfinning införlivar sålunda tilläg- get av begreppet med kraftig omröring av produkten som skall hydrolyseras, såsom fjädrar, och av två anled- ningar. För det första ger kraftig omröring av fjädrarna medan de passerar genom ett första kärl eller fluidise- ringskärl, och medan viss värme påföres på desamma, i allmänhet en mer accelererad slakning av fjädrarna i deras fuktiga tillstånd, varigenom massan fås till en mer flytande konsistens, vilket sörjer för dess lätta flytbarhet genom kärlet, och för den delen hela hydro- lyseringsapparaten, för understödjande av den konti- nuerliga bearbetningen av desamma. För det andra förser ombesörjandet av ett mer flytande tillstånd, för flyt- barhet av fjäder-fuktmassan, en kontinuerlig och adekvat tillslutning vid pumpen för det andra kärlet eller hyd- rolyseringskärlet in i vilket massan kontinuerligt trans- porteras för åstadkommande av ett kontinuerligt hyd- rolyseringsförfarande inom nämnda andra kärl. Därtill, och en vidare anledning till exponering av den fjäder- haltiga massan för kraftig omröring, åtminstone inom fluidiseringskärlet eller det första kärlet, och even- tuellt t o m i det andra kärlet eller hydrolyseringskär- let, är att den fjäderhaltiga massan bryts upp i mycket små stycken, vilka såsom tidigare förklarats har en tendens att öka produktytexponeringen för hydrolyse- ringsförfarandet och därigenom i hög grad ökar den ke- miska reaktionens hastighet. Att den kraftiga omröring- en, särskilt inom fluidiseringskärlet eller det första kärlet, har en tendens att väsentligt öka procenttalet av fjäderpartiklarnas storleksminskning kan med lätthet ses från följande tabell av information: 450 192 13 PARTIKELSTORLEK, FLUIDISERADE OCH ICKE FLUIDI- SERADE FJÄDRAR Fluidiserade fjädrar :ïšlïxde .. . kraftig Élanâârbe- fjädrar svag omrormg onröring Kärldiazneter -- ' 152 cm 61-cm 61 cm Manuel temp -- ca 1o7°c 171°c 171°c Qnrörare r/min -- 50 90 250 Tid, minuter medeltal 15 15 15 Procenttal av partiklar med angiven längd: 0,2 - 1,2 cm 3 2 53 98 1,2 - 2,5 cm' 5 7 36 1 2,5 - 2,7 cm 29 24 8 1 2,7 - 5,0 cm 25 25 1 5,0 - 6,2 cm 21 25 1 6,2 - 7,5 cm 4 9 1 7,5 - 8,7 cm 1 8,7 - 10,0 cm 1 3 10,0 - 11,2 cm 2 11,2 - 12,5 cm 1 1 12,5 - 13,7 cm 3 13,7 - 15,0 cm 2 1 15,0 - 16,2 Cm 2 Totalt 100 100 100 100 Ungefärlig hulktäthet, kg per m3 4ao vzo vzo 720 10 15 20 25 30 35 450 192 14 Såsom kan ses är procenttalen av de mindre fjäderpartikel- storlekarna avsevärt ökade när kraftig omröring utövas pà de fluidiserade fjädrarna. När exempelvis svag om- röring utövas på fjädrarna har endast 53 % av dem minskat i storlek ned till mellan ca O och 1,2 cm. Å andra sidan, när kraftig omröring utövas på de fluidiserade fjädrarna har 98 % av sådan fjäderhaltig massa minskat till parti- kelstorlekar av mindre än 1,2 cm. Därtill, och såsom tidigare har förklarats med hänvisningen till tidigare känd hydrolysbearbetning av fjädrar, yædan tidigare satsförfaranden, särskilt med hänsyn till fjädrar, kan ha krävt så láng tid som 3 h för att uppnå en helt hyd- rolyserad fjädermassa; har med förfarandet enligt före- liggande uppfinning denna tid minskat ner till mindre än eller ungefär l h för erhållande av en färdig slut- produkt.

Förfarandet enligt uppfinningen består av följan- de steg. Det våta råmaterialet, såsom fjädrar, hår eller andra keratinhaltiga material, vilka t o m kan inklude- ra malda hovar och tånaglar, och med vatten tillfört om så är nödvändigt för att ge en viss grad av vàthet, underkastas medan det är under kontinuerligt flöde, utan pâföring av tryck och medan det kraftigt Omröres, en het, vattenmättad atmosfär, inom ett första kärl.

Detta första kärl, som kan definieras som ett fluidise- ringsanordningskärl, sörjer för en större grad av mjuk- göring av fjädern eller den keratinhaltiga massan än vad som kan erhållas i satskokaren. Det är synnerligen verksamt i att bryta ner fjädrarna till mindre eller mycket små stycken, varvid en sådan verkan i hög grad beror på hur kraftig omröring utövas på fjädermassan inom nämnda kärl. Den tidigare kända satskokartypen omrör endast fjädrarna när kokning uppträder. Fluidise- ringsanordningskärlet enligt föreliggande uppfinning slår i själva verket fjädrarna ganska kraftigt och den 10 15 20 25 30 35 450 192 l5 kraftiga omröringen är så effektiv i att minska parti- kelstorleken att den kan regleras ganska exakt, såsom belyses i tabellen av information som tidigare analyse- rats i detta sammandrag. I detta tillstånd är fjäder- materialet i ett tillräckligt flytbart tillstànd för _ att kunna underkastas pumpning i en kontinuerlig ström in i ett trycksatt andra kärl, vilket kan definieras som hydrolyseringskärlet, och i vilket hydrolysering av massan till den smältbara produkten sker för att därigenom förbättra dess näringsvärde, såsom tidigare förklarats. Efter detta, och när hydrolyseringsmassan passerar genom det andra kärlet, vid den tidpunkten när den när detsammas utloppssida, pumpas den återigen från kärlet, huvudsakligen genom det tryck som byggts upp inom kärlet, och till en plats där den kan torkas, antingen naturligt eller medelst en värmare, till en ganska mjuk konsistens, eller den kan kombineras med andra biprodukter, såsom blod, avfall eller liknande, för gemensam torkning till ett kombinationsmjöl med i hög grad förbättrat näringsvärde. Såsom är välkänt sättes en produkt av detta slag särskilt gärna till djur- och sällskapsdjurfoder för ökning av deras närings~ värde, särskilt proteinhalten.

Den helt kontinuerliga karaktären hos förfarandet enligt föreliggande uppfinning gör den tillgänglig för mekanisering, och för helautomatiserad kvalitetskon- troll, medan den sålunda ger en produkt med förbätt- rat näringsvärde vilken bearbetas med förbättrad verk- ningsgrad i jämförelse med vad den tidigare tekniken erbjuder.

På ritningarna anger fig l en schematisk vy av fluidiseringsanordningen och hydrolyseringsapparaten enligt föreliggande uppfinning; fig 2 visar en schema- tisk sektionsvy genom en pump av den typ som kan an- vändas för bäde pådrivande av den fluidiserande mas- lO 15 20 25 30 35 450 192 16 san från fluidiseringsanordningen och in i hydrolyse- ringsapparaten, som visas i fig l, och hindrande av förlust av något tryck från det senare kärlet tillbaka till fluidiseringsanordningen; fig 3 visar, såsom ti- digare förklarats, förhållandet mellan hydrolyserings- _ tiden och utvecklandet av pepsinsmältbarhet för en fjä- dermassa under angivna betingelser; och fig 4 visar ett diagram av förhållandet mellan hydrolyseringstem- peratur och den tid som erfordras för att uppnå en 70 % pepsinsmältbarhet genom direkt ånginsprutning.

På fig l visas hydrolyseringsapparaten l enligt uppfinningen, vilken omfattar ett kärl 2, som mera be- skrivande kan definieras som ett fluidiseringsanordnings- kärl med en hålighet genom hela sin utsträckning och med en mantel 4 som omger hela håligheten, adekvatare beskrivet som en ångmantel, och in i vilket det hydro- lyserbara materialet, såsom fjädrar eller andra kera- tinhaltiga material, kan införas och bearbetas för att göra dem mera flytbara, på det sätt som tidigare för- klarats. Ett inlopp 5 är anordnat vid kärlets 2 ena ände, och detta inlopp fungerar som en rutsch in i vil- ken de obearbetade och råa fjädrarna inledningsvis kan matas för att påbörja hydrolyseringsförfarandet. Något vatten kan införas samtidigt genom detta inlopp. Monterad,- såsom medelst bärlagren 6 och 7, vid vardera änden av kärlet 2, är en axel 8, koncentriskt inställd genom hela kärlets 2 längd, och vilken axel införlivar ett flertal omröringsdon 9, såsom de visade paddlarna, för ombesörjandet av den kraftiga omröringen av de fuktade fjädrarna,-som insprutas i apparaten genom dess inlopps- rutsch 5. Dessa paddlar kan vara något sneda för att även förse en viss rörelse av massan längs kärlets längd och till dess avlopp. Vid den motsatta änden av kärlet 2 är fluidiseringsanordningens utloppsrutsch lO, vilken införlivar en reglerbar överströmningsdamm, såsom vid lO l5 20 25 30 450 192 l7 ll, för ändamålet att reglera flödet av fluidiserings- material genom kärlet 2, såsom under dess bearbetning.

I den arbetande modellen av denna uppfinning är kärlet 2 ungefär 2,5 m till 3,6 m långt och ungefär l l/2 till 3 fot i diameter. Dess omröringsaxel 8 är konstruerad för rotering, såsom medelst en motor (icke visad), inom ett område av ca 150 till 350 r/min, och företrädesvis i närheten av 250 r/min. Dess ångmantel är konstruerad för lätt anpassning till de föredragna trycken i närheten av 5A)till.8,5 kp/cmz ångtryck, för att utveckla en föredragen temperatur däri av ca l60°C till l80°C, som i sin tur konvekterar ett värme inom kärlet 2, utan att alstra något tryck däri, till en temperatur av under lOOOC. Men tänkbart arbetar för- farandet dock inom ett tryckomràde av 1,8 till]A,O kp/cmz, vilket ger manteltemperaturer av mellan l30oC och l99OC.

Eftersom torra fjädrar, som ett exempel, har endast ca 20 % vatten, består resten av en ytfuktighet som normalt är på fjädrarna när de levereras till hydro- lyseringsapparat. Fjädrarna levereras vanligen till bearbetningsanordningen i rätt så vått tillstånd, men om inte så är fallet kan någon liten mängd vatten till- sättas med fjädrarna när de införes i inloppet 5, Såsom tidigare förklarats. _ Den huvudsakliga funktionen hos denna fluidise- ringsanordning, eller kärlet 2, är att omvandla de stora, styva och torra fjädrarna till en pumpbar konsistens, på ett effektivt sätt, och att introducera dem in i ett kontinuerligt flödesmönster. Detta àstadkommes genom skapande av ett hett, ångande och vattenmättat utrymme, vid atmosfärstryck, inom fluidiseringsanordningen, vari fjädrarna även kraftigt slås av paddeldonen 9, vilka roteras vid höga hastigheter såsom tidigare angivits.

Vattenångan, vid atmosfärisk mättnadstemperatur, av 10 l5 20 25 30 35 450 192 18 ca 99°C, men inte över lOO°C, avlägsnar det vaxartade överdraget från fjädrarna, såsom tidigare analyserats, och slakar sedan fjädrarna, gör dem slappa och mindre hårda, och minskar därtill deras partikelstorlek avse- värt, ned till mindre än l,2 cm kategorin, såsom ti- _digare analyserats med hänsyn till data som ingår i sammanfattningen av föreliggande uppfinning. Det primära värmet för alstring av ångan inom fluidiseringsanord- A ningen tillhandahållas av ångmanteln, till vilken van- I ligen tillföres ånga under tryck, men¿ det bör inses att en värmekälla med annan energi skulle kunna utnytt- - ' jas lika väl, vare sig den skulle vara het olja, elek- tricitet eller liknande.

Den grad av fluidisering som åstadkommes inom kär- let 2 beror på manteltemperaturen, hur kraftigt den omröres och retentionstiden för fjädrarna däri. Typiskt är retentionstiden för fuktiga fjädrar inom fluidise- ringsanordningen 2 enligt uppfinningen någonstans inom området lO till 15 min, eller avsevärt mindre än den som erfordras för att uppnå lika bearfietning av fjädrar- na som i de tidigare kända anordningarna. Det enaståen- de med föreliggande uppfinning, och den behandling den utför på fjädrar, ligger i att fjädrarna inte under- kastas tryck i fluidiseringsanordningskärlet, och där- utöver den kraft med vilken omröring utföres inom nämnda kärl för att uppnå en hög grad av materialsönderbryt- ning, för att accelerera dess mjukning vid relativt låga temperaturer, och inom en påtagligt kort tid. Lite eller ingen hydrolysering sker inom fluidiseringsanord- ningskärlet enligt uppfinningen, huvudsakligen beroende på den gällande relativt låga temperaturen. Exempelvis minskas fjädrarna från sitt ursprungliga fysikaliska tillstànd, varvid de flesta av dem har varit inom ett område av 2,5 till l5 cm långa, styva och fullständigt oböjliga, till en mångfald små, våta, uppblötta och lO l5 20 25 30 35 450 192 19 slappa stycken, för det mesta nu mindre än 1,2 cm långa, varvid endast få av dem förblir upp till 5 cm långa.

Produkten blir i detta skede mer kompakt, halvflytande och som en följd härav ökar fluidiseringsanordningen bulktätheten hos fjädermassan från i grovt sätt 480 till 640 kg/m3. I detta tillståna flyter fjädrarna mycket lättare genom kärlet 2 medelst de sneda omröringsdonen eller paddlarna 9, och flyter samtidigt på grund av gravitation under inverkan av suget från en pump, såsom en pump av skruvtyp eller liknande.

Vid utloppsrutschen 10 hos apparaten l, drivs den uppslamningslika massan av små fjäderstycken, eller annat keratinhaltigt material, genom inverkan av pum- pens l2 sug, såsom visas i fig 2, i början under pådriv- ning av dess spiralformade skovel 13, och sedan in under inflytande av dess ganska rotorlika organ 14, vilka sam- verkar inom den komplementära och frarràtskridande kaviteten 15 för pådrivning av den fluidiserade massan av fjädrar mot hydrolyseringsapparatkärlets 17 inloppshuv 16.

Denna pump 12 kan vara av vilken som helst typ av pumpningsanordning som är kapabel att bygga upp en tryckhöjd på produkten som den pumpar, och för ändamå- len inom uppfinningen är den konstruerad för att sörja för det tryckpåverkade flödet av de fluidiserade fjäd- rarna in i kärlet l7, mot det inneboende trycket som redan har byggts upp inom nämnda kärl, under dess drift, och att samtidigt hindra uttömning eller förlust av något av hydrolyseringsapparatkärltrycket genom pumpen l2 och in i fluidiseringsanordningen, där tryck inte är önskat. Pumpar av denna typ kan omfatta en pump av typen Tuthill Bump-Ulrich, tillverkad av Tuthill Pump Company, Fort Wayne, Indiana, men företrädesvis Moyno- -pumpen, som i detta fall användes som en inmatnings-' pump, och den har tillverkats av Robbins & Myers Com- pany, Springfield, Ohio, och den har befunnits vara lO l5 20 25 30 35 450 192 20 synnerligen tillfredsställande, och detta är den typ som visas i drift i fig l, och visas mera specifikt i fig 2 på ritníngarna. Därtill kan Impco-pumpen, till- verkad av Improved Machinery Co., Nashua, New Hampshire, användas för uppfinningens ändamål. I allmänhet arbetar den pump som arbetar i en föredragen utföringsfqrm från en ungefär 15 hk motor, för att ge den kraft som er- fordras för att uppnå dess önskade resultat.

De fluidiserade fjädrarna införes sedan medelst pumpen l2 in i hydrolyseringsapparatkärlet 17. Detta kärl införlivar en inre kavitet 18, och har en àngmantel 19 som omger densamma, och in i vilken värme, normalt tillfört genom ånga, tillföres för att sörja för för- ångning av en del av fukten som åtföljer fluidiserings- materialet som kontinuerligt skickas till kärlet l7.

Hydrolyseringsapparatkärlets storleksdimensioner, i den arbetande modellen, är ganska jämförbara med flui- diseringsanordningskärlets 2 dimensioner. Därtill in- förlivar kärlet en axel 20 genom hela sin längd, vilken är lagermonterad medelst,bärlager 21 och 22, och vilken axel införlivar serier av omröringsdon, såsom paddlar- na 23, för att ombesörja omröring av hydrolyserings- materialet som finns däri, medan den samtidigt, och eftersom paddlarna kan vara något snedställda, även sörjer för en pâdrivning av materialet mot apparatens utloppsledning 24.

Omröraren inom hydrolyseringsapparatkärlet l7 rote- rar typiskt inom ett område av 150 till 350 r/min, och ger återigen en kraftig grad av omröring jämfört med den typ av omröring som normalt förses av tidigare kända typer av anordningar. Men det kan vara troligt, i vissa fall, att omröringsdonen 23 inom hydrolyseringsapparat- kärlet inte roteras på ett så kraftigt sätt, utan snar rare även kan roteras inom området 30 till 150 r/min, ty materialet har redan blivit väsentligt fluidiserat, lO 15 20 30 450 192 21 minskat i storlek, avsevärt fuktats och gjorts ganska flytbart, som ett resultat av den omröringsverkan som ägt rum inom fluidiseringsanordningskärlet 2. Men, av anledningar som redan förklarats, kan det vara önskvärt, i många fall, att även kraftigt omröra hydrolyserings- materialet inom kärlet 17 för att accelerera hydrolyse- ringsförfarandet, på det sätt som tidigare förklarats i sammandraget av denna uppfinning.

Det är inom detta kärl 17 som hydrolysering genom- föres, vid en temperatur typiskt mellan l35°C och l66°C, och dvs vid ett tryck typiskt mellan ca 2J.tül6,3 kp/cmz.

Men det är troligt att temperaturen inom detta hydro- lyseringskärl kunde sträcka sig mellan l3OOC och l85oC, vid motsvarande tryck mellan ca 1,8 till 10,5 kp/cmz, och likväl fungera lämpligt. Normalt är retentionstiden inom detta kärl i närheten av endast lO till 20 min, för att åstadkomma en total hydrolysering av däri be- fintliga fjäderpartiklar. Målet för detta kärl, och för den delen driften av hela denna apparat, är att uppnå en kombination som ger maximalt näringsvärde för slutprodukten, på en minskad tid. Tecken tyder på att produkten som bearbetats på sättet enligt uppfinningen, inom denna föredragna utföringsform, uppnår den önska- de pepsinsmältbarheten, mätt genom standardmetoden med utnyttjande av 0,2 % pepsin, i närheten av ca 75 %, såsom tidigare förklarats, och detta fås som ett resul- tat av ombesörjandet av en kraftig omröring vid lägsta lämpliga temperaturer inom denna apparat. Den hästkraft som erfordras för att genomföra den kraftiga omröringen är inte orimlig, beroende på den konstanta inmatnings- hastigheten och den förbehandling som ges fjädrarna i fluidiseringsanordningen, vilken i hög grad minskar deras motståndskraft mot omröring. _ Utflödet av det hydrolyserade materialet göres medelst utloppsledningen 24, och genom utmatningspum- 10 l5 20 25 30 35 450 192 22 pen 25. Denna utmatningspump 25 kan även omfatta en pump av samma typ som visas i fig 2, men den har omvänt arbetssätt och tjänstgör mera som en uppmätningsanord- ning genom vilken trycket, såsom från det inre av kär- let 17, kontinuerligt stryps såsom genom en framdriv- ning eller blâsning av det hydrolyserade materialet genom pumpen och genom utmatningsledningen 26 och till en torkare eller liknande (icke visad). Lite hästkraft erfordras för drift av denna pump 25, någonting mellan ca en 3 till 5 hk motor, ty den utför inte framdrivning av produkten, utan verkar snarare helt enkelt som ett mottryck mot trycket inom kärlet l7 för att medge s k strypning av de hydrolyserade fjädrarna, och något ånga, ut ur kärlet på ett kontinuerligt sätt. Och eftersom ângmanteln l9, som omger kärlet 17, eller någon annan källa, här En 'CênÖ-GDS att fortsätta förångning av ytvatt- net som bringas in i kärlet l7 medelst en pump 12, alstrar sådan förångning kontinuerligt ytterligare tryck inom kärlet l7 vid de önskade förhöjda temperaturerna som erfordras för âstadkommande av snabb hydrolysering.

Därtill, eftersom kraftig omröring även kan uppträda inom detta kärl 17, dukten när den kontinuerligt flyter genom densamma, fortsätter hydrolysering av pro- och när den när kärlets utloppsände, såsom nära utlopps- ledningen 24, kommer produkten att vara helt hydroly-. serad, och klar för spridning till en torkare, annan lagringsplats eller för utskeppning. Det hydrolyserade materialet styrs genom utmatningsledningen 26, och det kan sålunda överföras till en satsvis eller kontinuerlig torkare, för att torkas till ett fjädermjöl eller annat keratinhaltigt mjöl, eller det kan sammanföras med andra biprodukter eller avfall, såsom tidigare nämnts, i en- lighet med allmänn praxis för att gemensamt torkas till ett kombinationsmjöl, med eller utan efterföljande ut- pressning av en andel av dess fett. lO 450 192 23 variationer av föreliggande uppfinning, konstruk- tionen av dess apparat eller genomförande av dess för- farande, kan fackmännen på området upptäcka vid genomgång av innehållet i föreliggande uppfinning. Dessa varia- tioner avses införlivade i uppfinningens skyddsomfång, om de omfattas av uppfinningsidên. Beskrivningen av den här visade föredragna utföringsformen, och dess dimensioner och kvalifikationer, har givits enbart i belysande syfte.

Claims (17)

lO l5 20 25 30 450 192 24 PATENTKRAV

1. Sätt att kontinuerligt hydrolysera keratinhaltiga material, k ä n n e t e c k n a t därav, att i allmänhet obehandlat sådant material kontinuerligt levereras till ett kärl, att materialet inom det fyllda kärlet upphet- tas till en temperatur som inte överskrider lOO°C, att det upphettade materialet omröres kraftigt under en så lång tidsperiod som erfordras för att göra det till- räckligt slakt och till en flytbar konsistens, att det nu flytbara fluidiserade materialet kontinuerligt pum- pas från nämnda kärl och in i ett andra kärl för hydro- lysering därav, att det fluidiserade materialet upphet- tas inom det andra kärlet under en tidsperiod för alstring av ånga och tillhörande tryck, att materialet omröres i det andra kärlet under en tidsperiod tills hydroly- sering uppträder och att det hydrolyserade materialet sedan kontinuerligt pumpas fràn nämnda andra kärl för eventuell torkning.

2. Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att det keratinhaltiga materialet som hydroly- seras omfattar fjädrar.

3. SättenligtkraVetZ,kännetecknat därav, att det även inbegriper upphettning av ett man- telförsett första kärl till en föredragen manteltempe- ratur av mellan ca l60°C till l80°C medelst ett medium- tryck i manteln av företrädesvis mellan ca 4,9 till 8,5 kp/cmz för att utföra upphettning av fjädrarna till en temperatur av högst ca lOO°C. g

4. Sätt enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att det inbegriper upphettning av ett mantelför- sett första kärl till en temperatur av mellan ca l30°C till l99oC medelst ett mediumtryck i manteln av mellan ca l,8 och 14,0 kp/cmz för att utföra upphettning av fjädrarna till en temperatur av högst ca lOOoC. 10 15 20 25 30 35 450 192 25

5. Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att det inbegriper tillsättning av vatten till materialet innan det levereras till det första kärlet.

6. Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att det inbegriper kraftig omröring medelst slag av fjädrarna i det andra kärlet genom rotation av om- röringsdon till mellan ca 150 till 350 r/min.

7. Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att det inbegriper kontinuerlig pumpning av de fluidiserade fjädrarna fràn det första kärlet och in i det andra kärlet för att hindra förlust av det oav- brutet utvecklade trycket fràn det andra kärlet och tillbaka till det första kärlet.

8. Sätt enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att det inbegriper kontinuerlig pumpning av de hydrolyserade fjädrarna fràn det andra kärlet, medan gradvis ombesörjes samtidig frigöring av en del av det alstrade trycket.

9. Sätt enligt kravet 8, k ä n n e t e c k n a t därav, att det inbegriper alstring av ytterligare tryck inom det andra kärlet för att hàlla trycket däri vid mellan 1,8 till 10,5 kp/cmz medan en del av tidigare alstrat tryck och hydrolyserade fjädrar kontinuerligt utsläpps fràn det andra kärlet.

10. Sätt enligt kravet 9, k ä n n e t e c k n a t därav, att fjädrar kontinuerligt genomflyter genom nämn- da första och andra kärl under utförande av det defi- nierade sättet.

11. ll. Sätt att kontinuerligt hydrolysera keratin- haltiga material, k ä n n e t e c k n a t därav, att i allmänhet obehandlat sådant material kontinuerligt levereras till ett kärl, att materialet inom det fyllda kärlet upphettas, utan att ett tryck byggs upp, till en temperatur som inte överskrider lOO°C, att det kera- tinhaltiga materialet kraftig omröres medelst slag i nämnda kärl genom rotationen av omröringsdon till mellan ca 150 till 350 r/min, och att den kraftiga omröringen 10 15 20 25 30 35 450 192 .26 och upphettningen av nämnda material fortsättes under en så läng tid som erfordras för att slà materialet för att få det tillräckligt slakt och till en flytbar samt pumpbar konsistens, att det nu flytbara fluidi- serade materialet kontinuerligt pumpas fràn nämnda kärl och in i ett andra kärl, som är satt under tryck, för hydrolysering, att det fluidiserade materialet upphettas medan det är i det andra kärlet till en temperatur av mellan ca l3O till l85°C och under en tidsperiod för alstring av föràngning och tillhörande tryck däri upp till mellan ca 1,8 till 10,5 kp/cmz, att materialet omröres i det andra kärlet och under en tidsperiod tills hydrolysering uppträder och att det hydrolyserade mate- rialet sedan pumpas fràn det nämnda kärlet för eventuell torkning.

12. Apparat för kontinuerlig hydrolysering av kera- tinhaltigt material, k ä n n e t e c k n a d därav, att den omfattar ett första kärl (2), en inträdesan- ordning (5) som är ansluten till det första kärlet för kontinuerlig leverans av materialet in i detsamma, om- röringsdon (9) anordnade i det första kärlet för sam- tidig kraftig omröring och transport av materialet genom kärlet, varvid nämnda omröringsdon är roterbara och är kapabla att rotera vid en hastighet av mellan ca 150 till 350 r/min, upphettningsdon (4) verksamt för- bundna med det första kärlet och med förmåga att upp- hetta allt material som genomflyter därigenom upp till en temperatur av lägre än lOO°C och utan någon signi- fikant uppbyggnad av tryck inom kärlet, ett andra kärl (17), pumporgan (l2) som sammanbinder nämnda första och andra kärl och vid drift är kapabelt att kontinuer- ligt överföra det fluidiserade materialet från det första kärlet in i det andra kärlet, ett annat omröringsdon. (23) anordnat i det andra kärlet och med förmåga att rotera för omröríng av materialet som pumpats däri, Hm lO 15 20 25 30 35 450 192 27 ett andra upphettnihgsorgan (19) som är verksamt för- bundet med det andra kärlet och som är kapabelt att upphetta materialet som genomflyter därigenom till en temperatur av mellan 130 till l85°C medan ett tryck däri alstras av mellan ca 1,8 till 10,5 kp/cmz, medan pumporganet (12) ventilerar en del av trycket som alstras i det andra kärlet in i det första kärlet, och ett annat pumporgan (25) som är anslutet till det andra kärlet (17) och vid drift sörjer för kontinuerlig utmatning av det nu hydrolyserade materialet och en del av trycket från det andra kärlet.

13. Apparat enligt kravet 12, k ä n n e t e c k - n a d därav, att det första kärlet (2) är försett med mantel (4), att detta mantelförsedda kärl är kapabelt att alstra manteltemperaturer däri av mellan ca l30°C till 193°C medelst ett mediumtryck i manteln av mellan ca 1,8 till 14,0 kp/cmz för att utföra upphettningen av materialet som passerar genom det första kärlet till en temperatur av högst lOO°C.

14. Apparat enligt kravet 12, k ä n n e t e c k - n a d därav, att omröringsdonet (9) som är anordnat inom det första kärlet (2) omfattar paddelorgan, och att paddelorganen vid rotation är kapabla att kraftigt omröra materialet som passerar därigenom, medan de sam- tidigt verkställer dess rörelse genom kärlet.

15. Apparat enligt kravet 14, k ä n n e t e c k - n a d därav, att det andra omröringsdonet (23) som är verksamt förbundet med det andra kärlet (17) omfattar paddelorgan och att paddelorganen är kapabla att kraf- tigt omröra materialet som passerar därigenom medan de verkställer materialets rörelse genom det andra kär- let.

16. Apparat enligt kravet 14, k ä n n e t e c k_- n a d därav, att nämnda pumporgan (12, 25) omfattar en pump av rotortyp. . 450 192 28

17. Apparat enligt kravet 14, k ä n n e t e c k ~ n a d därav, att också det andra kärlet (17) omslutes av en värmemedium-mantel (19). r-'f