專利名稱：：動物飼料添加劑的粒化方法動物祠料添加劑的粒化方法
技術領域：
：本發明涉及一種在循環流化床上粒化含氨基酸或維生素的動物飼料添加劑的方法，所述添加劑優選是一種發酵產物，必要時其還可以含有由發酵液制成的其他成分。根據動物的需要，動物飼料中被添加單一的氨基酸。例如L-賴氨酸用于添加動物祠料，迄今主要使用的是含有78。/。L-賴氨酸的L-賴氨酸單鹽酸鹽。由于L-賴氨酸通過發酵制得，對于其單鹽酸鹽的制備而言，必須首先在昂貴的步驟中將其與粗發酵液的其他成分分離，然后將其轉化為單鹽酸鹽，并且將后者進行結晶。在此過程中，大量的副產物以及用于后處理所必需的試劑會以廢料形式出現。因為動物銅料添加物不總是要求具有高純度，而且在發酵的副產物中通常還含有具備營養功效的有價值物質，因而過去不乏這種嘗試，即用成本適宜的方法將L-賴氨酸與發酵液成分一起轉變為固體動物祠料。這樣的培養基的復雜組成被證實在加工時具有嚴重缺陷。它們一般難以干燥，這些干燥產物通常是吸濕性的，基本上沒有流動性，并有結塊危險，因此其不適于混合飼料工業中技術要求高的加工。最為重要的是，制備賴氨酸的發酵產物列于其中。通過噴霧干燥法將粗發酵液進行簡單脫水會得到粉末狀的、強吸濕的并在短期放置時間之后就會結塊的濃縮物，因而不能以這種形態用作動物飼料。使用與流化床結合的噴霧干燥器，能提供一種細碎和多孔、但可流動的噴霧顆粒，其具有較低的堆積密度和仍然較高的吸濕性。在這些產物的處理過程中會產生巨大的粉塵負荷。在流化床中的合成造粒過程(Aufbaugranulation)同樣也被證明幾乎不合適，西為其也需要大量的攙和劑(一般超過10重量％)，根據DD268856，其需要連續地添加。因此，攙和劑的使用在其中是極為必要，目的在于將水從發酵液中吸附出來，從而防止顆粒結塊，這特別是在合成造粒過程中產生不利影響。基于發酵液的含氨基酸動物詞料添加劑的其他粒化方法公開于US4777051、EP0615693B和EP0533039B。US4777051公開了一種后續啟動附加干燥步驟的噴霧千燥方法。基于總固體含量，不同來源的色氨酸或蘇氨酸溶液以20-60重量％的含量在第一步中噴霧成剩余濕度為5-15%的半干燥顆粒。隨后將該潮濕顆粒平鋪在具有多孔底部的輸送帶式干燥器上，并用熱空氣進行充分干燥，從而獲得一種剩余濕度約為4重量％的產物。然后干燥過程高成本地分兩階段在兩臺不同的設備中進行。根據EP0615693，粒化同樣在兩階段干燥法中進行。發酵液可選擇性地在移除部分成分后經噴霧干燥得到細小顆粒，其中至少70重量％具有lOO]iim的最大粒徑，所得細小顆粒在第二階段構成大顆粒，其含有至少30重量％的細小顆粒。除了所述干燥粒化方法的兩步驟性，其在此過程中的缺點在于，粒化過程只能成批地而不能連續地進行。在EP0809940B1中同樣公開了一種用于粒化基于發酵液的動物飼料添加劑的方法。該方法的特征在于，流化床中的發酵液被一步成粒、壓縮和干燥，除了產生靜態流化床所需能量以外，還同時通過機械手段向流化床中引入足夠的能量以獲得所期望的顆粒直徑和所期望的堆密度。流化床噴霧造粒的一個基本特征是在造粒機內部形成穩定的流化床。這表明，入流培養液的速度必須這樣選擇，即使待干燥微粒產生流動，但卻要避免氣體推動。如此將確保所形成的微粒即使不被排出，但也會進行不斷的位置交換，從而對于噴入的液滴提供了同等的碰撞機會。這些方法具有流化床噴霧造粒的已知缺陷。主要包括使用小的粒徑，則必須大幅度降低入流培養液的速度，由此維持了穩定的靜態流化床和避免了顆粒從造粒機中排出。因為在此方法中，入流培養液是能量栽體，所以效率大幅下降。可達到的合成率過低以致不能夠使該造粒方法經濟地運行。這類方法在US4946654中有描述。由于排出粉塵而在材料上造成的損耗是這樣避免的，即將其從造粒機排放的流動氣體中分離并回流到流化床。所述管線是這樣空間布置的，即僅很小的固體量能被引回。本發明的任務是，提供一種可連續實施的有效方法以粒化含氨基酸和維生素的飼料添加劑，其中添加劑優選是一種發酵產物，必要時還可含有其他組分，該組分包括來自發酵液的生物質。本發明涉及一種L-氨基酸和維生素的粒化方法，特別選自蛋氨酸、L-賴氨酸、L-蘇氨酸、L-精氨酸、L-色氨酸或泛酸鈣或泛酸(維生素B5)，其特征在于，在循環流化床中進行造粒，其中a)在一個含流化床的造粒腔室中噴灑氨基酸或維生素水的懸浮液或水溶液，b)用干燥氣體將至少10重量％的造粒腔室中的微粒排出，c)隨后將所排出的微粒從氣體流中分離，d)從排出氣流中分離的微粒再次引入腔室，e)具有所期望粒徑范圍內的尺寸的成粒微粒連續地從腔室中優選向下引出，從而使腔室中存在的固體含量保持恒定。有利的方式是，干燥氣體背向重力方向流經所述腔室，并且通過溫度在100到450'C范圍內，優選從150到350X:的入流底板引入腔室。與現有技術不同，在根據本發明的方式中，不是在靜態流化床中，而是在循環流化床中(循環流化床CFB)造粒。這意味著干燥氣流的入流速度是這樣設置的，即基于造粒腔室室的流化床上10到100重量%，優選30到100重量％，更優選50到100重量％的固體顆粒連續地向上離開腔室，然后從氣流中分離出來并引回造粒腔室室中。對于排氣所必需的入流速度依賴于粒徑和顆粒密度，并且一般為必要速度的1到10倍，優選為1到4倍，該必要速度是為了能夠用干燥氣流使不屬于細微粉塵(<100nm)的微粒以所期望的量循環。因此，特別是所述微粒還沒有達到所期望的最終尺寸。在傳統的流化床方法中(例如US4946654)，僅僅非常少量的細微粉塵被吹出，粒徑分布在>100一范圍內的微粒留在流化床中，并且從中引出，但并不循環。根據本發明，粒徑〈和〉10(Vm的微粒，如果希望，則也可以是從250jnm到600nm的微粒以所期望的量向上輸送并循環。每小時的循環率根據本發明一般為造粒腔室室中滯留量的2到IOO倍，特別是5到50倍。按照現有技術，在流化床中的此參數的值卻<2。入流速度的上限由設備可操控性的默認值決定。還發現，通過向流化床引入額外機械能量，能夠實現較高的造粒機產率或顆粒直徑的平衡以及堆積密度的提高。特別有利地是，造粒方法這樣進行，即額外的能量通過流化床上可移動的平面形裝置引入造粒腔室。在此，它們可以是安裝在流化床腔室中的旋轉刀片、葉片、刀刃面(Klingenflachen)、條鐵或壓縮裝置(Verdichter)。可以使用機械方法驅動這些刀片、刀刃、條鐵、壓縮裝置或類似物，以達到粒化微粒的持續粉碎，使流化床的顆粒維持在一定粒徑以下。然而所有本領域技術人員熟知的其他工具也是可以的，例如它們可以直接置于流化床中。可以想到使用旋轉渦輪或強剪切混合裝置，這些工具也作用于流化床中的微粒或顆粒，并與顆粒產生相互影響。CFB方法首先在細致催化劑或燃燒工藝中由異體催化作用得知，而不用于有機化合物的造粒。所述待粒化固體是指動物祠料添加劑，優選是指氨基酸和維生素。氨基酸優選為L-精氨酸、蛋氨酸、L-賴氨酸、L-蘇氨酸和L-色氨酸，維生素優選為泛酸鈣(維生素B5)或泛酸。因此，使用了純化合物的濃縮水溶液或懸浮液，其源自固體純度為80到約99.5%的化學的以及發酵的產物，以及濃縮發酵液。所述發酵液含有如EP0809940B1和EP615693B1中特別對于L-賴氨酸所述的，除這些化合物以外還可以含有其他發酵液成分以及生物質。但所述生物質也可以已經完全地或部分地分離。可以確定的是，相對于靜態流化床噴霧粒化的已知方法，用所述固體以本發明的方法還能夠針對具有例如100到400^n的相對較小的平均直徑的顆粒實現高的形成率，并由此能實現有效率的方法。通過流化床噴霧粒化甚至可得到粒徑范圍小于100pm的顆粒。該方法的效率也依賴于解決方式中固體的含量。隨著固體份額上升，待蒸發水量下降。粒化所必需的能量需求減小并且設備可以實現小型化。對于相對難以溶解的固體，如L-蘇氨酸(在85"C時的溶解度為約)，已經在本主題培養基的過熱條件下發現了其溶解度和由此該方法的效率。用特殊的噴嘴排列，在連接著噴嘴的入口管線中產生1到5巴的起始壓力，這可以使其加熱到高于100到160'C。專門用壓縮空氣操控的二元壓力噴嘴擁有具備三溝槽旋流器(Dreinutendrallk6rper)的加長液體入口。旋流器這樣測量和設置，即液體必須流經的任意截面盡可能大，并且盡管處于操作條件下，在液體線路上達到了較高的不超過5巴的壓降。同時，盡管這樣的阻塞在流體中包含的具有直到5(Vm粒徑的固體顆粒還是能夠通過噴嘴。通過壓縮空氣在液體入口周圍的環狀間隙中的減壓，氣動地完成流經旋轉體的液體的霧化。L-蘇氨酸的溶解度在120C升高到約32%。令人驚奇的是，由此在熱敏氨基酸和維生素的粒化排出過程中，還發現不存在分解反應和產物損失。固體濃度的提高也可以通過在相應固體的飽和溶液中加入相應固體懸浮液而實現。其可以用蒸發含固體溶液的超濃縮體制得。固體加入到飽和固體溶液中。使用懸浮液，不溶固體部分的小粒徑(一般10-30nm)在生產穩定顆粒中提供了優勢。如果必要，能夠通過所加入固體成分的事先干研磨或在懸浮液中的濕研磨而相應減小不溶解部分的粒徑，優選僅經過一個線路，該線路通過了在入口管線到噴嘴中的研磨元件。用所述方法可以加工具有超過70重量％固體濃度的懸浮液。優選使用基于懸浮液總重，具有25到60重量％的懸浮液。令人驚奇的是，用所述方法，能夠從不加入粘結劑或其他助劑的極純固體(至99.5%)的溶液或懸浮液中形成具有所要求性質的顆粒。本發明的另一個主題是實施本發明方法的裝置，其具有下列特征a)具有一個入流底板的徑高比為1:1到1:5(在矩形結構情況下的寬長高的尺寸為l:l:l到1:8:5)的圃筒形或矩形造粒腔室室，b)安裝在該腔室中的用于懸浮液或溶液的霧化元件，c)用于流體培養液或干燥培養液的導入元件，d)安裝在腔室上部用于待循環產物的排出口，e)固體分離系統，其通過排出口與腔室連接，并且必要時包含裝配過濾單元的出氣管道用于導出氣流，f)待循環產物的回流結構，其從排出口開始連接到腔室的底部，g)必要時安裝在腔室底部的分選器。該裝置優選由寬長高比為l:l:l到1:8:5，優選為l:6:3的高粒化腔室1構成。在其底端裝配由合適的入流地板。底板的壓力損失必須這樣測量，即入流培養液均勻分布在全部的裝置截面上并且不存在死角。在另一個矩形或圓筒形部分(其可以擴展構成雙倍寬度或直徑)后使造粒機的導出廢氣連接到分離系統上，例如用一級或多級連續開啟的排放低壓區(Abscheidezyklone)和一個排氣過濾器連接到環形氣體管線或廢氣口上。固體排離器用粒化腔室中的固體回流管線緊挨著裝配在入流底板上。用合適的設備，例如槽齒輪閘門(Zellradschleusen)氣動關閉固體排離器。用鼓風機和合適的氣體加熱器將熱干燥氣體(例如煙氣、空氣、氮氣)供應給粒化腔室。可具有多種形狀的分選排出管(sichtendesAustragsrohr)優選安裝在粒化腔室底端的中心位置并且與入流底板的空白位置連接。其可以裝配用以增強分選器性能的裝置，或者連接分選器腔室。通過不依賴于主流體的供應氣，能夠在分選器管路中調整所定義的篩選的上行流動。背向該流動，固體能夠通過其他的氣動閥而排出。為了制造幾乎為球形的微粒，有利的是，將懸浮液或溶液分散成極細的小液滴。使用氣動噴嘴和壓力噴嘴用以霧化懸浮液或溶液。優選使用二元壓力噴嘴，其中通過多級脈沖高壓泵將懸浮液輸送到噴嘴。還可以使用三元噴嘴或多元噴嘴。噴嘴的使用壓力應該這樣測量，即在操作條件下用流量計測量，達到較高的壓降。為了獲得極細的噴霧，因而借助壓縮空氣用附加的二元霧化疊加在壓力霧化上。噴嘴優選位于下部，在入流底板上方的中央，在噴射方向向上的分選器開口上方的位置。用可移動的噴氣孔可以調整噴嘴射束，從而調整開口角度。在下述方式中完成循環流化床(CFB)中固體的粒化。重要的是，粒化腔室中熱干燥氣體的入流速度優選明顯大于粉碎顆粒的排出速度。使用這種噴嘴，含固體的懸浮液或溶液被噴灑入用熱千燥氣體處理過的或者是不含固體的，或者是已經用細微顆粒初始填充過的粒化腔室中。在那里蒸發液體并殘留固體。在粒化腔室中形成的微粒流體直到100%從該腔室中排出，隨后例如借助低壓區排離并在該腔室中循環。這有利地產生了非常高的循環量。優選的循環量為造粒機中每小時滯留量的2到IOO倍，更優選為5到50倍。為了在循環量中擁有足夠的用于吸收懸浮液小液滴的噴灑胚體(Spriihkeime)，在系統中保持足夠的滯留量是必需的，其隨著高循環量流體而出現。這種排出氣體流的固體排離的解釋符合所述的高流通量。例如在第一低壓區上測得的壓力損失計量可作為循環量流體的測量參數。一般在同樣的操作條件下，用較高的固體負荷，通過低壓區會提高壓降。如果低壓區超載并且貫通，那么壓力差就達到不再升高的最大值。所尋求的操作點大約在平衡位置以下。在干燥腔室的向上流體中，再循環固體從噴嘴旁向上輸送。在噴嘴射束中，固體微粒與噴灑小液滴相遇。液體在顆粒的表面變干，其留下了所包含的固體。因此，顆粒在循環涂層中增長。為了獲得盡可能球形的顆粒，噴灑液滴必須明顯小于導入環路中的顆粒。循環量必須保持恒定，從而在造粒機中形成足夠的滯留量之后，使得其中所存在量的一部分必須能連續地排出。通過集成分選器的氣流回收，僅僅排出粗微粒，保留了細微粒用于在造粒機中用于進一步的顆粒合成。分選器這樣控制，即使系統中循環的量保持恒定。在排放中將達到的粒徑依賴于造粒機中的胚體平衡。這些粒徑實際上由通過研磨或不相遇噴灑液滴的胚體結構的平均重量和顆粒構造來確定。優選可以一方面通過選擇干燥參數或者另一方面通過加入粘結劑來提高粒徑。可以用提高入流量來調整其他的干燥參數。因而廢氣溫度下降，并且會產生更多的噴灑小液滴，其干燥更緩慢。因此在顆粒胚體上的相遇可能性提高，導致在顆粒表面保持更長久的濕潤。這會形成平均值更大的胚體。粘結劑的添加提高了顆粒強度，從而降低了磨損。因此形成更少的胚體。反之，顆粒的平均粒徑提高。可以在方法中集成產物干燥過程來完善本發明的方法。本發明的任務是發明一種方法，目的在于從固體懸浮液或溶液制備近似球形的大顆粒，其在100jim到2000jLim的粒徑范圍中具有窄的粒徑分布并具有好的堆積性(較小的磨損、較小的粉塵含量、好的流動性)。用于制備動物飼料添加劑的方法優選這樣操作，即動物祠料添加劑的平均粒徑被控制在介于>0.1和2,Omm數值范圍內。95%顆粒的粒徑優選在介于>0.l和1.2mm范圍內。此外，如果微粒的直徑被控制在95%顆粒的粒徑介于0.3和0.8mm范圍內，則特別符合發明目的。在另一個本發明方法的變化中優選的是，95%顆粒的粒徑在介于0.5和1.2范圍內。^使用本發明的方法，可以一次性從發酵液得到具有所期望堆積密度的產物，所述發酵液優選是濃縮的并且部分地或完全地不含生物質或者處于原態。因此，動物飼料添加劑的堆積密度優選被控制為>600kg/mill700kg/m3。在另一個根據發明目的的方法改進中，本發明這樣實施，即在單獨一步中，動物伺料添加劑的堆積密度被控制為>650kg/m,800kg/邁3。此外，根據本發明的方法，能夠獲得具有顆粒突出磨損強度的動物飼料添加劑。因此，在較合適的方法實施中，毫無問題能使動物飼料添加劑的抗磨強度控制在磨損值〈1.0重量％范圍內。本發明的方法特別優選這樣實施，即動物飼料在磨損時的抗磨強度被控制為介于0和0.3重量％之間。通常根據本發明能獲得的干燥添加劑含有不超過20%的發酵生物質。用大腸桿菌制備L-蘇氨酸時，較高氨基酸含量最大能夠達到千量的90%。在用谷氨酸棒狀桿菌(Corynebacteriumglutafflicum)或大腸桿菌K12(EscherichiacoliK12)菌類制備L-賴氨酸、L-精氨酸或L-色氨酸時，氨基酸含量一般較低，特別是在制備色氨酸時，目前由發酵所得70重量％的最大含量是典型的。大多數情況下，在根據本發明所獲得的添加劑中只有一種成分作為活性物質，特別是氨基酸。而根據其活性物質用量，這樣一種添加劑可以配劑到任何飼料或預混料中。在所定義的祠料混合物中，多種成分，特別是氨基酸相互間以一定比值存在于添加劑也是符合根據發明目的，以便僅用一種添加劑就達到所期望的加濃。這些活性物質的比值例如可以通過混合多種發酵液或添加劑而獲得，還可以通過配劑純凈活性物質L-氨基酸或維生素而獲得。除了單獨的活性物質或多種適合在添加劑中含有的或確定的活性物質，添加劑中盡量少含有其他未確定的或不適合于添加的活性物質。為了提高干量中的氨基酸含量或者將干量規范為為確定的氨基酸含量或者降低千量中的蛋白質含量，優選通過機械分離技術，在保留大部分發酵液剩余成分的條件下，發酵結束之后，清除生物質和其他可選擇的物質。如果不需要分離生物質，有利地這樣進行發酵，即產生盡可能少的生物質，其中在結束時所加入的營養物質應該盡可能多地被消耗。這種發酵例如在DE4130867A的實施例3中有描述。有利地這樣進行發酵，即經過至少30%,優選經過70%的發酵時間，發酵液中的可利用的糖類濃度最高為0.3重量％。粒化的動物飼料添加劑包含40到100重量％，優選40到85%的L-氨基酸和維生素。優選棒狀桿菌種或短桿菌種的合適突變體作為產生氨基酸的微生物用于賴氨酸。優選木薯淀粉(Cassava)的水解物、高果糖玉米糖漿(HFCS)、淀粉水解物(葡萄糖)或蔗糖用作碳源。少部分可以來自甜菜或甘蔗糖蜜。這部分不應超過總碳源的5重量％(=在總碳源中10重量％糖'對于蘇氨酸、色氨酸或泛酸，優選使用大腸桿菌種或棒狀桿菌種的合適突變體。除了氨水或硫酸銨，含蛋白質水解物的物質也可作為氮源，如玉米麩、大豆粉或前一批加入的生物質，或例如玉米膨化液或魚蛋白胨。根據發明目的，發酵溫度介于30和40TC之間，發酵培養基的pH值介于6.0和8.O之間。發酵時間一般為100h以及更久。在發酵結束之后，一般用加熱或通過其他方法將微生物滅殺，例如通過加入礦物酸，如-危酸。隨后，必要時用已知方法全部地或部分地將生物質分離，如離析、傾析、離析和傾析的結合、超濾或微濾。用已知的方法將發酵液濃縮為固體含量30到60重量％的預濃縮物，例如使用薄膜蒸發器或沉淀膜蒸發器。這種預濃縮物可以象發酵液一樣直接應用本發明的方法。至此，就L-氨基酸含量而言，如希望使本發明的動物飼料標準化，例如可以通過殘留生物質的含量的選擇和/或預濃縮物和/或發酵液的適當混合而實現。還可以相應地將原液與不含或少含生物質的發酵液相混合來達到標準化。另一種可能是添加少量符合祠料法規的無害參混劑，如麥麩、玉米芯粉或珍珠巖，或者可以添加純的L-氨基酸或維生素。根據本發明方法所得動物飼料添加劑可用于添加或者制備動物飼料或動物飼料的預混合物。其必要時包含含量為〉0到20重量o/。的生物質(干量)。實施例l<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>3)清除了生物質的泛酸鉤發酵液噴灑在循環流化床中。泛酸釣純度為55%。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>權利要求1.粒化的動物飼料添加劑，其含有40～100重量％含量的L-氨基酸，和≥0到20重量％必要時來自發酵液的成分和/或在發酵中形成的生物質。2.根據權利要求1的粒化動物飼料添加劑，其特征在于，其含有3.根據權利要求1或2的粒化動物飼料添加劑，其含有40到85重量％含量的L-氨基酸并具有0.1到2.0mm的平均顆粒尺寸。4.根據權利要求1的粒化動物飼料添加劑，其具有80到100重量％含量的L-蘇氨酸并具有0.1到2.Omm的平均顆粒尺寸。全文摘要本發明涉及一種在循環流化床上粒化含氨基酸或維生素的動物飼料添加劑的方法，所述添加劑優選是一種發酵產物，必要時其還可以含有由發酵液制成的其他成分。文檔編號B01J2/16GK101317628SQ20081013785公開日2008年12月10日申請日期2004年6月19日優先權日2003年7月11日發明者C·J·科拉森,C·阿爾特,J·波利施,M·摩爾,S·斯托克漢墨申請人:底古薩股份公司