由氨基酸溶液和悬浮液生产具有显著改进性质的粒料的方法
【专利说明】由氨基酸溶液和悬淳液生产具有显著改进性质的粒料的方法
[0001] 本发明涉及用于生产用作饲料添加剂的包含氨基酸及任选存在的发酵液的成分 的粒料的方法，其中所述造粒在固定流化床或循环流化床中进行。该方法特别适用于由氨 基酸水溶液和悬浮液而生产粒料。
[0002] 动物饲料要根据动物需要而补充各个氨基酸。对于例如用L-赖氨酸对动物饲料的 补充，迄今为止，主要使用L-赖氨酸含量为78 %的L-赖氨酸单盐酸盐。由于L-赖氨酸通过发 酵而生产，为了生产其单盐酸盐，必须首先要在费事的加工过程中将其与粗发酵液的所有 其他成分进行分离，然后转化为所述单盐酸盐，并且后者必须进行结晶。这里，会产生作为 废物的大量需要处理的副产物和试剂。因为并不总需要高纯度的动物饲料补充剂，而且在 发酵的副产物中仍含有具有营养活性的有价值物质，所以过去经常试图将L-赖氨酸和发酵 液中的组分一起廉价地转化为固体动物饲料。
[0003] 已经证实该介质的复杂组分在加工中是不利的。通常而言，它们的干燥很困难，干 燥的产物通常为吸湿性的，基本上不可流动，可能会聚集，且不适于混合饲料工厂技术要求 高的加工过程。这里要特别提及用于制备赖氨酸的发酵产物。通过喷雾干燥法对粗发酵液 进行简单脱水会导致粉末状的、强吸湿性且在短时间储存后形成的块状浓缩物，其不能以 这种形式用作动物饲料。
[0004] 使用带有集成流化床的喷雾干燥机制备了细粒状、有孔、但可流动的喷雾干燥粉 末，其堆积密度极低且吸湿性仍然较高。相当大的粉尘暴露导致该产品的处理。
[0005] 类似地，已经证实在流化床中的造粒并不非常合适，因为在此还需要大量的添加 剂(通常大于10重量％)，依据DD 268 856而将这些添加剂连续加入。因此，此时使用它们对 于结合发酵液中的水并因此防止粒料结块是特别重要的，这在造粒中具有特别不利的影 响。
[0006] 用于含有基于发酵液的氨基酸的动物饲料添加剂的其他造粒方法由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公开了在下游具有额外干燥步骤的喷雾干燥法。第一步，将来源不 同的含量基于总固体含量为20-60重量％的色氨酸或苏氨酸溶液喷雾以得到含有5-15%残 余水分的半干粒料。然后，将所述潮湿粒料铺展在底部多孔的带式干燥机上，并最终用热空 气进行干燥，得到残余水分约为4重量％的产物。
[0008] 根据EP 0 615 693,造粒同样可以在两阶段的干燥方法中进行。将部分成分除去 后，任选将发酵液喷雾干燥以得到微细颗粒，其至少70重量％的最大粒径为100μπι，在第二 个阶段，将由此得到的微细颗粒制成立粒料，其包含至少30重量％的微细颗粒。
[0009] 除了是两阶段的干燥/造粒方法结构以外，该方法的不利之处在于造粒仅可以分 批进行，而不能连续进行。
[0010]基于发酵液的动物饲料添加剂的造粒方法也可由EP 0 809 940 Bl中是已知的。 在该方法中在一个步骤在流化床中将发酵液造粒、压缩并且干燥，同时除了用于固定流化 床生产所需的能量以外，还机械地将足以用于调节希望的粒径和堆积密度的能量加入流化 床中。
[0011] 流化床喷雾造粒的一个重要特征在于在造粒机中形成稳定的流动床。这意味着必 须选择流入介质的速度从而可以发生所要干燥粒料的流动化，但避免了气动传输。因此确 保了虽然没有将所形成的粒料排出，但粒料位置进行连续变化，因而对喷雾液滴提供了均 匀压缩的可能性。
[0012] 该方法具有流化床喷雾造粒的已知缺点。它们主要为：
[0013] 随着粒径的降低，流入介质的速度必须显著降低以维持稳定的固定流化床并避免 粒料由造粒机中排出。因为在该方法中流入介质为能量载体，所以效率大大下降。可达到的 积聚率太低以至于不能经济地进行造粒。
[0014] 该类方法描述于US 4,946,654中。由于排出粉尘而造成的材料损失得以避免，这 是由于其与从造粒机中流出的气体分隔开并回到流化床中。
[0015] 在部分市场上，由于呈固体形式的氨基酸饲料的块体材料性质，对其的需求日益 提高。因此所制备的产品应该不含粉尘且易于倾倒，并且具有窄的粒径分布和尽可能高的 堆积密度。此外，它们应该具有高度的抗腐蚀稳定性且具有低的吸湿性。然而，视觉效果也 具有越来越多的重要性。
[0016] 当然可以通过已知喷雾干燥方法而生产接近球形且易于倾倒的粒料，该粒料为中 空球，密度低且具有不希望的形成粉尘的倾向性。对比之下，可以通过流化床喷雾造粒而生 产近球形的大块粒料。
[0017] WO 2005/006875描述了由发酵而进行氨基酸的造粒，所述造粒在循环流化床中进 行，并且调节干燥流体的流入速度以使基于造粒室中流化床为30-100重量％的固体粒料连 续向上离开该造粒室，然后与流动气体分开并供回到造粒室中。所述由发酵的氨基酸造粒 也描述于WO 2008/077774 Al 中。
[0018] 这些方法对于可溶于水的氨基酸很好地起作用。通过在溶剂干燥过程中使溶解的 氨基酸结晶，可制备固体粒料。对于更差溶解度的氨基酸，若使溶液喷雾，则喷雾溶液的浓 度是极低的。结果这导致必需蒸发大量的溶剂。因此该方法并不经济。若将具有更高氨基酸 浓度的含颗粒的悬浮液进行喷雾，则结晶效果不足以使颗粒相结合。在苏氨酸的情况下，这 可以通过过度加热而得以部分弥补。然而，这导致其他的不利之处，例如热应力以及由于闪 蒸而形成微细颗粒。
[0019] 迄今为止，还没有已知的工业方法，能够通过将水溶性氨基酸的浓缩含颗粒的悬 浮液进行直接喷雾而得到高质量的粒状块体产物。
[0020] 因此，本发明的目的是提供可以连续进行的用于使包含氨基酸的饲料添加剂进行 造粒的有效方法，其中所述添加剂优选是发酵产物且任选还含有包括来自发酵液的生物质 的其他成分，而且具有较高浓度来自发酵过程的不溶成分的水溶性氨基酸转化为适于应用 的质量上高等级的块状产品也是经济可行的。尤其要强调的是所生产的粒料的视觉效果。 需要颜色尽可能浅但是颜色绝对均匀的产品。
[0021] 本发明提供用于生产用作饲料添加剂的包含氨基酸及任选存在的发酵液的成分 的粒料的方法，其中在具有固定流化床或循环流化床的造粒室中将包含氨基酸的水悬浮液 或水溶液喷雾，并且其中流入造粒室的干燥气体流的温度为120_450°C且干燥气体的水蒸 气含量大于16g水/kg干燥气体。
[0022] 本发明旨在流化床中生产粒料的方法，将包含氨基酸的悬浮液，优选来自发酵的 悬浮液，喷雾到位于所述流化床中平均直径小于所要生产的颗粒直径的颗粒上，同时蒸发 该介质中所含的水。使用本发明方法，可以用包含来自发酵过程中的水溶性氨基酸如L-赖 氨酸、L-甲硫氨酸、L-苏氨酸、L-色氨酸和L-缬氨酸的浓缩悬浮液和溶液来生产球形、壳状、 高强度、致密且耐磨的颗粒，其明显优于WO 2005/006875和WO 2008/077774 Al的颗粒。吸 湿性是颗粒成分的化学物质特性，其基本上持续存在。由于更紧密的结构及因此降低的有 效表面积，从而大大降低了粒料吸湿性的副作用。
[0023] 进入的干燥气体水蒸气含量的增加导致加工区域中及流出的干燥气体中较高的 水蒸气浓度。另外，为了确保成品粒料中的残留水分，还必须提高造粒的加工温度。令人惊 奇的是，已经发现在造粒设备中通过干燥气体循环进行的氨基酸造粒在较不利于实际干燥 的条件下会更加成功。本领域技术人员宁愿建议用尽可能干的干燥气体来有效地去除水。 因此在常规流化床造粒过程中进入的干燥气体的水蒸气含量是3_15g水/kg干燥气体。
[0024] 对于本发明方法流经流化床的气体优选具有下述参数：
[0025]在优选方法中，流入造粒室中的干燥气体流的水蒸气含量为20_90g水/kg干燥气 体，特别优选20_70g水/kg干燥气体。
[0026] 在本发明方法的另一个实施方案中，流入造粒室中的干燥气体流完全由导入到循 环中的过热蒸汽组成。
[0027] 在本发明方法的另一变体中，流入造粒室中的干燥气体流的温度为150_450°C，优 选250-450°C 和特别优选350-450°C。
[0028]此外，流入造粒室中的干燥气体流优选温度为250_450°C和水蒸气含量为20_70g 水/kg干燥气体。
[0029]本发明方法的另一个实施方案是流入造粒室中的干燥气体流的温度为350_450°C 和水蒸气含量为20_70g水/kg干燥气体。
[0030]在本发明方法的另一个变体中，从造粒室中流出的干燥气体流的相对气体湿度为 干燥气体的10-90%，优选15-60%，更优选20-50%。
[0031 ]在另一个实施方案中，从造粒室中流出的干燥气体流的绝对气体湿度为20_200g 水/kg干燥气体，优选35-150g水/kg干燥气体，更优选50-120g水/kg干燥气体。
[0032] 本发明方法的另一个实施方案包括下述步骤，其中：
[0033] a)将氨基酸的水悬浮液或水溶液在配有流化床的造粒室中喷雾，