由氨基酸溶液和懸浮液生產(chǎn)具有顯著改進性質(zhì)的粒料的方法
【專利說明】由氨基酸溶液和懸淳液生產(chǎn)具有顯著改進性質(zhì)的粒料的方法
[0001] 本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)用作飼料添加劑的包含氨基酸及任選存在的發(fā)酵液的成分 的粒料的方法，其中所述造粒在固定流化床或循環(huán)流化床中進行。該方法特別適用于由氨 基酸水溶液和懸浮液而生產(chǎn)粒料。
[0002] 動物飼料要根據(jù)動物需要而補充各個氨基酸。對于例如用L-賴氨酸對動物飼料的 補充，迄今為止，主要使用L-賴氨酸含量為78 %的L-賴氨酸單鹽酸鹽。由于L-賴氨酸通過發(fā) 酵而生產(chǎn)，為了生產(chǎn)其單鹽酸鹽，必須首先要在費事的加工過程中將其與粗發(fā)酵液的所有 其他成分進行分離，然后轉(zhuǎn)化為所述單鹽酸鹽，并且后者必須進行結(jié)晶。這里，會產(chǎn)生作為 廢物的大量需要處理的副產(chǎn)物和試劑。因為并不總需要高純度的動物飼料補充劑，而且在 發(fā)酵的副產(chǎn)物中仍含有具有營養(yǎng)活性的有價值物質(zhì)，所以過去經(jīng)常試圖將L-賴氨酸和發(fā)酵 液中的組分一起廉價地轉(zhuǎn)化為固體動物飼料。
[0003] 已經(jīng)證實該介質(zhì)的復(fù)雜組分在加工中是不利的。通常而言，它們的干燥很困難，干 燥的產(chǎn)物通常為吸濕性的，基本上不可流動，可能會聚集，且不適于混合飼料工廠技術(shù)要求 高的加工過程。這里要特別提及用于制備賴氨酸的發(fā)酵產(chǎn)物。通過噴霧干燥法對粗發(fā)酵液 進行簡單脫水會導(dǎo)致粉末狀的、強吸濕性且在短時間儲存后形成的塊狀濃縮物，其不能以 這種形式用作動物飼料。
[0004] 使用帶有集成流化床的噴霧干燥機制備了細粒狀、有孔、但可流動的噴霧干燥粉 末，其堆積密度極低且吸濕性仍然較高。相當大的粉塵暴露導(dǎo)致該產(chǎn)品的處理。
[0005] 類似地，已經(jīng)證實在流化床中的造粒并不非常合適，因為在此還需要大量的添加 劑(通常大于10重量％)，依據(jù)DD 268 856而將這些添加劑連續(xù)加入。因此，此時使用它們對 于結(jié)合發(fā)酵液中的水并因此防止粒料結(jié)塊是特別重要的，這在造粒中具有特別不利的影 響。
[0006] 用于含有基于發(fā)酵液的氨基酸的動物飼料添加劑的其他造粒方法由US 4,777， 051、EP 0 615 693 B和EP 0 533 039 B中是已知的。
[0007] US 4,777,051公開了在下游具有額外干燥步驟的噴霧干燥法。第一步，將來源不 同的含量基于總固體含量為20-60重量％的色氨酸或蘇氨酸溶液噴霧以得到含有5-15%殘 余水分的半干粒料。然后，將所述潮濕粒料鋪展在底部多孔的帶式干燥機上，并最終用熱空 氣進行干燥，得到殘余水分約為4重量％的產(chǎn)物。
[0008] 根據(jù)EP 0 615 693,造粒同樣可以在兩階段的干燥方法中進行。將部分成分除去 后，任選將發(fā)酵液噴霧干燥以得到微細顆粒，其至少70重量％的最大粒徑為100μπι，在第二 個階段，將由此得到的微細顆粒制成立粒料，其包含至少30重量％的微細顆粒。
[0009] 除了是兩階段的干燥/造粒方法結(jié)構(gòu)以外，該方法的不利之處在于造粒僅可以分 批進行，而不能連續(xù)進行。
[0010]基于發(fā)酵液的動物飼料添加劑的造粒方法也可由EP 0 809 940 Bl中是已知的。 在該方法中在一個步驟在流化床中將發(fā)酵液造粒、壓縮并且干燥，同時除了用于固定流化 床生產(chǎn)所需的能量以外，還機械地將足以用于調(diào)節(jié)希望的粒徑和堆積密度的能量加入流化 床中。
[0011] 流化床噴霧造粒的一個重要特征在于在造粒機中形成穩(wěn)定的流動床。這意味著必 須選擇流入介質(zhì)的速度從而可以發(fā)生所要干燥粒料的流動化，但避免了氣動傳輸。因此確 保了雖然沒有將所形成的粒料排出，但粒料位置進行連續(xù)變化，因而對噴霧液滴提供了均 勻壓縮的可能性。
[0012] 該方法具有流化床噴霧造粒的已知缺點。它們主要為：
[0013] 隨著粒徑的降低，流入介質(zhì)的速度必須顯著降低以維持穩(wěn)定的固定流化床并避免 粒料由造粒機中排出。因為在該方法中流入介質(zhì)為能量載體，所以效率大大下降。可達到的 積聚率太低以至于不能經(jīng)濟地進行造粒。
[0014] 該類方法描述于US 4,946,654中。由于排出粉塵而造成的材料損失得以避免，這 是由于其與從造粒機中流出的氣體分隔開并回到流化床中。
[0015] 在部分市場上，由于呈固體形式的氨基酸飼料的塊體材料性質(zhì)，對其的需求日益 提高。因此所制備的產(chǎn)品應(yīng)該不含粉塵且易于傾倒，并且具有窄的粒徑分布和盡可能高的 堆積密度。此外，它們應(yīng)該具有高度的抗腐蝕穩(wěn)定性且具有低的吸濕性。然而，視覺效果也 具有越來越多的重要性。
[0016] 當然可以通過已知噴霧干燥方法而生產(chǎn)接近球形且易于傾倒的粒料，該粒料為中 空球，密度低且具有不希望的形成粉塵的傾向性。對比之下，可以通過流化床噴霧造粒而生 產(chǎn)近球形的大塊粒料。
[0017] WO 2005/006875描述了由發(fā)酵而進行氨基酸的造粒，所述造粒在循環(huán)流化床中進 行，并且調(diào)節(jié)干燥流體的流入速度以使基于造粒室中流化床為30-100重量％的固體粒料連 續(xù)向上離開該造粒室，然后與流動氣體分開并供回到造粒室中。所述由發(fā)酵的氨基酸造粒 也描述于WO 2008/077774 Al 中。
[0018] 這些方法對于可溶于水的氨基酸很好地起作用。通過在溶劑干燥過程中使溶解的 氨基酸結(jié)晶，可制備固體粒料。對于更差溶解度的氨基酸，若使溶液噴霧，則噴霧溶液的濃 度是極低的。結(jié)果這導(dǎo)致必需蒸發(fā)大量的溶劑。因此該方法并不經(jīng)濟。若將具有更高氨基酸 濃度的含顆粒的懸浮液進行噴霧，則結(jié)晶效果不足以使顆粒相結(jié)合。在蘇氨酸的情況下，這 可以通過過度加熱而得以部分彌補。然而，這導(dǎo)致其他的不利之處，例如熱應(yīng)力以及由于閃 蒸而形成微細顆粒。
[0019] 迄今為止，還沒有已知的工業(yè)方法，能夠通過將水溶性氨基酸的濃縮含顆粒的懸 浮液進行直接噴霧而得到高質(zhì)量的粒狀塊體產(chǎn)物。
[0020] 因此，本發(fā)明的目的是提供可以連續(xù)進行的用于使包含氨基酸的飼料添加劑進行 造粒的有效方法，其中所述添加劑優(yōu)選是發(fā)酵產(chǎn)物且任選還含有包括來自發(fā)酵液的生物質(zhì) 的其他成分，而且具有較高濃度來自發(fā)酵過程的不溶成分的水溶性氨基酸轉(zhuǎn)化為適于應(yīng)用 的質(zhì)量上高等級的塊狀產(chǎn)品也是經(jīng)濟可行的。尤其要強調(diào)的是所生產(chǎn)的粒料的視覺效果。 需要顏色盡可能淺但是顏色絕對均勻的產(chǎn)品。
[0021] 本發(fā)明提供用于生產(chǎn)用作飼料添加劑的包含氨基酸及任選存在的發(fā)酵液的成分 的粒料的方法，其中在具有固定流化床或循環(huán)流化床的造粒室中將包含氨基酸的水懸浮液 或水溶液噴霧，并且其中流入造粒室的干燥氣體流的溫度為120_450°C且干燥氣體的水蒸 氣含量大于16g水/kg干燥氣體。
[0022] 本發(fā)明旨在流化床中生產(chǎn)粒料的方法，將包含氨基酸的懸浮液，優(yōu)選來自發(fā)酵的 懸浮液，噴霧到位于所述流化床中平均直徑小于所要生產(chǎn)的顆粒直徑的顆粒上，同時蒸發(fā) 該介質(zhì)中所含的水。使用本發(fā)明方法，可以用包含來自發(fā)酵過程中的水溶性氨基酸如L-賴 氨酸、L-甲硫氨酸、L-蘇氨酸、L-色氨酸和L-纈氨酸的濃縮懸浮液和溶液來生產(chǎn)球形、殼狀、 高強度、致密且耐磨的顆粒，其明顯優(yōu)于WO 2005/006875和WO 2008/077774 Al的顆粒。吸 濕性是顆粒成分的化學物質(zhì)特性，其基本上持續(xù)存在。由于更緊密的結(jié)構(gòu)及因此降低的有 效表面積，從而大大降低了粒料吸濕性的副作用。
[0023] 進入的干燥氣體水蒸氣含量的增加導(dǎo)致加工區(qū)域中及流出的干燥氣體中較高的 水蒸氣濃度。另外，為了確保成品粒料中的殘留水分，還必須提高造粒的加工溫度。令人驚 奇的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在造粒設(shè)備中通過干燥氣體循環(huán)進行的氨基酸造粒在較不利于實際干燥 的條件下會更加成功。本領(lǐng)域技術(shù)人員寧愿建議用盡可能干的干燥氣體來有效地去除水。 因此在常規(guī)流化床造粒過程中進入的干燥氣體的水蒸氣含量是3_15g水/kg干燥氣體。
[0024] 對于本發(fā)明方法流經(jīng)流化床的氣體優(yōu)選具有下述參數(shù)：
[0025]在優(yōu)選方法中，流入造粒室中的干燥氣體流的水蒸氣含量為20_90g水/kg干燥氣 體，特別優(yōu)選20_70g水/kg干燥氣體。
[0026] 在本發(fā)明方法的另一個實施方案中，流入造粒室中的干燥氣體流完全由導(dǎo)入到循 環(huán)中的過熱蒸汽組成。
[0027] 在本發(fā)明方法的另一變體中，流入造粒室中的干燥氣體流的溫度為150_450°C，優(yōu) 選250-450°C 和特別優(yōu)選350-450°C。
[0028]此外，流入造粒室中的干燥氣體流優(yōu)選溫度為250_450°C和水蒸氣含量為20_70g 水/kg干燥氣體。
[0029]本發(fā)明方法的另一個實施方案是流入造粒室中的干燥氣體流的溫度為350_450°C 和水蒸氣含量為20_70g水/kg干燥氣體。
[0030]在本發(fā)明方法的另一個變體中，從造粒室中流出的干燥氣體流的相對氣體濕度為 干燥氣體的10-90%，優(yōu)選15-60%，更優(yōu)選20-50%。
[0031 ]在另一個實施方案中，從造粒室中流出的干燥氣體流的絕對氣體濕度為20_200g 水/kg干燥氣體，優(yōu)選35-150g水/kg干燥氣體，更優(yōu)選50-120g水/kg干燥氣體。
[0032] 本發(fā)明方法的另一個實施方案包括下述步驟，其中：
[0033] a)將氨基酸的水懸浮液或水溶液在配有流化床的造粒室中噴霧，