[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines neuen Tierfuttermittel-Additivs
mit hohem Gehalt von Lysin als Fermentationsprodukt.
[0002] Tierfuttermittel werden mit einzelnen Aminosäuren entsprechend dem Bedarf der Tiere
supplementiert. Zur Supplementierung von Tierfuttermitteln z. B. mit L-Lysin wird
bisher weit überwiegend das L-Lysin-Monohydrochlorid mit einem L-Lysingehalt von 78
% eingesetzt. Da das L-Lysin durch Fermentation hergestellt wird, muß es zur Herstellung
des Monohydrochlorids zunächst einmal von allen übrigen Bestandteilen der rohen Fermentationsbrühe
in aufwendigen Verfahrensschritten abgetrennt, dann in das Monohydrochlorid umgewandelt
und letzteres zur Kristallisation gebracht werden. Dabei fallen eine große Anzahl
von Nebenprodukten und die zur Aufarbeitung notwendigen Reagenzien als Abfall an.
Da eine hohe Reinheit des Tierfuttermittelsupplements nicht immer notwendig ist und
zudem in den Nebenprodukten der Fermentation oft noch nutritiv wirksame Wertstoffe
enthalten sind, hat es daher in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, die
aufwendige Herstellung von Futter-Aminosäuren, insbesondere von reinem L-Lysin-Monohydrochlorid
zu vermeiden und die rohe Fermentationsbrühe kostengünstiger in ein festes Tierfuttermittel
zu überführen. Alle diese Versuche haben aber zu keinem wirtschaftlich tragbaren Ergebnis
geführt
[0003] Als gravierender Nachteil hat sich die komplexe Zusammensetzung solcher Medien erwiesen,
denn diese sind generell nur schlecht zu trocknen, dann hygroskopisch, praktisch nicht
rieselfähig, verklumpungsgefährdet, und für die technisch anspruchsvolle Verarbeitung
in Mischfutterwerken nicht geeignet. Vor allem Fermentationsprodukte des Lysins sind
hier besonders benachteiligt. Die einfache Entwässerung der rohen Fermentationsbrühe
durch Sprühtrocknung führte zu einem staubigen stark hygroskopischen und nach kurzer
Lagerzeit klumpigen Konzentrat, das in dieser Form nicht als Tierfuttermittel eingesetzt
werden kann.
[0004] Um zu einem rieselfähigen und lagerungsstabilen Produkt zu gelangen, mußte eine große
Menge an den verschiedenartigsten Zuschlagsstoffen in das Konzentrat eingemischt werden.
Dadurch wurde aber der in vielen Fällen ohnehin schon relativ geringe Gehalt der Aminosäure
noch weiter vermindert. Ein solches Produkt wird z. B. in der
DE-OS 23 57 119 beschrieben, gemäß der aus der Fermentationsbrühe, ggf. nach Entfernung der Biomasse,
ein Konzentrat gefertigt und dieses anschließend mit Hilfsstoffen versetzt wird. Alternativ
kann das Lysin aus dem Konzentrat auch durch Ausfällung mit Methanol freigesetzt werden.
Auch die
DD 139 205, Upr. Mirkobn. Sint., 111-118 (1973), CA 105 (19): 170542g,
DE 30 32 618,
US 4,327,118 und CS 250 851, beschreiben solche mit Zuschlagsstoffen versetzte fermentativ hergestellte
Futtermittel-Additive.
[0005] Aus der
EP 122 163 und
US 5,133,976 ist ein Verfahren bekannt, nach dem bei Einhaltung ganz spezieller Fermentationsbedingungen
eine rohe Fermentationsbrühe erhalten werden kann, die sich zu einem festen und stabilen
Produkt eintrocknen läßt. Aber auch hier beträgt der Gehalt an L-Lysin nur 35 bis
48 Gew.-%. Hieraus ist auch bekannt, daß eine Entwässerung durch azeotrope Destillation
mit Paraffinöl zu akzeptablen Produkten führt. Aber auch dieses Verfahren ist aufwendig
und kostenintensiv. Analog wurde hierzu auch das toxikologisch bedenkliche Tetrachlormethan
verwendet (CS 164 706).
[0006] Der Einsatz eines Sprühtrockners mit integrierter Wirbelschicht liefert ein feinteiliges
und poröses aber rieselfähiges Sprühkorn mit sehr geringer Schüttdichte und immernoch
hoher Hygroskopizität. Beim Handling dieses Produktes entsteht eine erhebliche Staubbelastung.
[0007] Eine Aufbaugranulation in der Wirbelschicht erwies sich ebenfalls als wenig geeignet,
da auch hier Zuschlagsstoffe erforderlich sind, wobei diese in der
DD 268 865 kontinuierlich zugegeben werden. Dabei ist deren Einsatz insbesondere deswegen essentiell,
um aus der Fermentationsbrühe das Wasser zu binden, um so ein Verklumpen des Granulats
zu verhindern, was sich insbesondere für die Aufbaugranulation nachteilig auswirken
würde.
[0008] In der
EP-A-0 533 039 werden Aminosäuretierfuttermittelsupplemente, beschrieben, die Aufbaugranulate sind
und zu mindestens 40 Gew.-.% Aminosäure enthalten.
[0009] In der
SU 173 365 A1 (Derwent Publications AN 93-165 415) wird die Herstellung von Lysin-Konzentraten
beschrieben, bei dem man in einem ersten Schritt einen Teil der Fermentationsbrühe
trocknet. Den verbleibenden Rest der Fermentationsbrühe konzentriert man auf, vermischt
ihn 0,5 bis 1,5 Gew.-% Phosphatiden und stellt dann aus diesem Konzentrat und den
im ersten Schritt erhaltenen Teilchen in einem Fließbett ein Granulat mit einer Korngröße
von 2 bis 4 mm her.
[0010] Aufgabe der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines Tierfuttermittel-Additivs,
das als Wirkstoff Lysin als Fermentationsprodukt in hoher Konzentration bei wenig
störenden Nebenprodukten enthält. Das Additiv soll kostengünstig in der Herstellung
und als Endprodukt nur wenig hygroskopisch oder klebrig sein und insbesondere eine
Schüttdichte von mind. 550 kg/m
3 aufweisen. Außerdem soll der Wirkstoffgehalt mit einfachen Mitteln standardisierbar
sein.
[0011] Diese Aufgabe wird gemäß der Ansprüche gelöst.
[0012] Das erfindungsgemäß hergestellte Tierfuttermittel-Additiv ist auf Fermentationsbrühe-Basis,
d. h. es enthält Lysin, das der gewünschte Wirkstoff ist und den überwiegenden Teil
der weiteren Inhaltsstoffe (ausgenommen Fermentations-Biomasse) der Fermentationsbrühe,
wobei die Fermentations-Biomasse wiederum zu 0 bis 100 % enthalten ist. Das Tierfuttermittel-Additiv
kann also gewünschtenfalls in der Biomasse reduziert sein, enthält jedoch den überwiegenden
Teil der neben dem Fermentationsprodukt und der Biomasse in der Fermentationsbrühe
vorliegenden weiteren Stoffe. Wenn diese weiteren Stoffe durch Aufarbeitungstechniken,
wie z. B. Kristallisation, Chromatographie, etc., überwiegend abgetrennt werden, dann
bereitet die Granulation des Fermentationsproduktes keine übermäßigen Schwierigkeiten
und wird bereits großtechnisch durchgeführt.
[0013] Das Tierfuttermittel-Additiv ist erfindungsgemäß ein Aufbaugranulat, d. h., daß es
aus einem Feinkorn zu einem Granulat aufgebaut wird. Erfindungsgemäß hat sich dabei
gezeigt, daß die Bildung eines Aufbaugranulats vor allem dann günstig ist, wenn das
Fermentationsprodukt zu einem wesentlichen Anteil im Granulat enthalten ist. Ab 33
Gew.-% Fermentationsprodukt (dem Lysin) im Aufbaugranulat wird die Bildung eines Aufbaugranulats
gegenüber einer sonstigen Granulation, wie z. B. dem azeotropen Abschleppen des Wassers,
Zermahlen oder Zerreiben eines ggf. teigigen Kuchens, vorteilhaft. Vorzugsweise enthält
das Aufbaugranulat mind. 40 Gew.-% und insbesondere mind. 45 Gew.-% Fermentationsprodukt.
Die Obergrenze ist üblicherweise bei 90 Gew.-%, bedingt durch die noch enthaltenden
weiteren Inhaltsstoffe der Fermentationsbrühe. Diese Inhaltsstoffe sind erfindungsgemäß
auch zum Teil erwünscht und erfindungswesentlich, da ein Teil dieser Inhaltsstoffe
klebrige Eigenschaften hat und der Bindung des Fermentationsproduktes in dem Aufbaugranulat
dient. Die Obergrenze von 90 Gew.-% bezieht sich auf das reine Fermentationsprodukt,
sofern dieses z. B. versalzt ist, wie im Falle von Lysin, ist die Obergrenze entsprechend
dem prozentualen Anteil des Salzes geringer, wobei entsprechend der Anteil der Mineralstoffe
steigt.
[0014] Erfindungsgemäß hat sich auch gezeigt, daß ein Tierfuttermittel-Additiv, das ein
Aufbaugranulat aus mind. 30 Gew.-% Feinkorn ist, wesentlich ist. Das Feinkorn ist
dabei ein pulveriges Produkt, von dem mind. 70 Gew.-% eine Partikelgröße < 100 µm
hat.
[0015] Das Aufbaugranulat kann aus 100 % Feinkorn (alle Angaben beziehen sich wenn nicht
anders bezeichnet auf die Trockenmasse), z. B. unter Wasserzusatz aufgebaut werden.
Besonders vorteilhaft ist jedoch, wenn das Feinkorn zu höchstens 99 Gew.-% eingesetzt
wird und als Bindemittel Fermentationsbrühe zugesetzt ist. Die Fermentationsbrühe
kann hierbei direkt, verdünnt, konzentriert oder als aufgelöstes oder suspendiertes
Trockenprodukt eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei der Einsatz von
aufgelöstem Trockenprodukt, ggf. in oder mit Original-Fermentationsbrühe oder Fermentationsbrühe-Konzentrat.
Das aufzulösende Trockenprodukt der Fermentationsbrühe ist hierbei vorteilhaft Über-
oder Unterkorn des Tierfuttermittel-Additivs. Ein derart aufgebautes Aufbaugranulat
enthält als Basiskorn im Granulat je Granulatpartikel mehrere Körner Feinkorn, dieser
Aufbau des Granulats ist gegenüber einer Aufbaugranulation in der Wirbelschicht, bei
der im wesentlichen aus jedem Feinkorn ein Granulatpartikel aufgebaut wird, vorzuziehen,
da entgegen allen Erwartungen hierdurch ein Granulat höherer Schüttdichte erhalten
werden kann.
[0016] Das erfindungsgemäße Aufbaugranulat hat vorteilhaft zu mind. 70 Gew.-% eine Korngröße
von mind. 100 µm, üblicherweise liegt der Korngrößenanteil unter 100 µm unter 10 Gew.-%
und besonders vorteilhaft unter 3 Gew.-%. Dies läßt sich durch Sieben erreichen, wobei
das Unterkorn der Granulation zurückgeführt werden kann. Vorteilhaft liegen 90 Gew.-%
des erfindungsgemäßen Aufbaugranulats unterhalb einer Korngröße von 5 mm, bevorzugt
unterhalb 2 mm und ganz besonders vorteilhaft nicht größer als 1 mm. Wenn von 1 mm
als Obergrenze ausgegangen wird, dann liegen vorzugsweise von dem Aufbaugranulat mind.
75 Gew.-% in diesem Bereich.
[0017] Wie schon erwähnt, können die erfindungsgemäß hergestellten Tierfuttermittel-Additive
mit Wasser oder Fermentationsbrühe (erhalten wie oben beschrieben) aufgebaut werden,
wobei im Falle der Verwendung von Fermentationsbrühe diese wie auch das ganze Produkt
die Biomasse im ganzen, in Teilen oder gar nicht enthalten kann. Besonders vorteilhaft
ist hierbei wie auch beim ganzen Produkt, wenn die Biomasse überwiegend enthalten
ist, vorzugsweise bis 100 % oder nahe 100 %.
[0018] Für das Tierfuttermittel-Additiv sind insbesondere solche Fermentationsbrühen als
Basis geeignet, die als Fermentationsprodukt als Aminosäure Lysin enthalten. Mit diesen
Produkten lassen sich die erfindungsgemäßen Aufbaugranulate besonders gut herstellen.
[0019] Wie schon erwähnt, sollen die Tierfuttermittel-Additive gemäß der vorliegenden Erfindung
eine möglichst hohe Schüttdichte haben, wobei die erfindungsgemäß hergestellten Produkte,
die entweder das Fermentationsprodukt zu mind. 33 Gew.-% enthalten oder aus einem
Aufbaugranulat aus mind. 30 Gew.-% Feinkorn mit mind. 70 Gew.-% mit einer Partikelgröße
< 100 µm aufgebaut sind oder, besonders vorteilhaft, all diese Merkmale enthalten,
vorteilhaft dann hergestellt werden, wenn eine Schüttdichte von mind. 550 kg/m
3 erreicht werden soll. Niedrigere Schüttdichten lassen sich auch mit den herkömmlichen
Verfahren, wie z. B. der azeotropen Entwässerung mit Paraffinöl oder durch Sprühtrocknung
erreichen, wobei letzteres (neben anderen Verfahren) auch zu dem oben erwähnten Feinkorn
führt.
[0020] Besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäß hergestellten Tierfuttermittel-Additive
durch stark scherende Mischwerkzeuge aufgebaut, wobei vorteilhaft die Mischwerkzeuge
auf Feinkorn einwirken und, wie oben beschrieben, aus diesem das Granulat aufbauen.
Hierbei kommen vorzugsweise wieder die oben erwähnten Bindemittel (Wasser oder Fermentationsbrühe)
zum Einsatz. Geeignet ist z. B. die Aufbaugranulation eines Feinkorns in Granuliertellern
und insbesondere in Mischern, vorteilhaft Intensiv-Mischern. In solchen stark scherenden
Mischern wird das Feinkorn und das Granulat Schlägen durch die Mischerwand und ggf.
vorhandenen Mischschaufeln oder ähnlichem ausgesetzt, die bei dem erfindungsgemäßen
Produkt zu einer hohen Dichte, insbesondere mind. 550 kg/m
3, meist 550 bis 850 kg/m
3 und zu einer hohen Stabilität, d. h. guten Abriebsfestigkeit des Granulats führen.
Wie schon erwähnt, ist das Feinkorn vorteilhaft ein sprühgetrocknetes Pulver, das
leicht zugänglich ist und zum Aufbau der erfindungsgemäßen Granulate besonders geeignet
ist.
[0021] Wenn bei der Granulation Wasser oder Fermentationsbrühe zugegeben wird, dann kann
die Granulation ggf. unter gleichzeitiger Trocknung durchgeführt werden.
[0022] Das erfindungsgemäß hergestellte Tierfuttermittel-Additiv auf Fermentationsbrühe-Basis
weist vorzugsweise folgende Zusammensetzung der Trockenmasse auf:
| freie Supplementaminosäure(n) |
|
40 - 90 Gew.-% |
| Proteine |
maximal |
0,5 - 20 Gew.-% |
| Carbonsäuren mit weniger als 8 C-Atomen |
maximal |
13 Gew.-% |
| Gesamt-Zucker |
maximal |
10 Gew.-% |
| Fette und Öle |
maximal |
6 Gew.-% |
| Mineralstoffe |
maximal |
3-30 Gew.-%. |
[0023] Dieses Produkt enthält vorzugsweise alle Inhaltsstoffe der Fermentationsbrühe, ggf.
ausgenommen eines Teils der Biomasse bzw. allgemein der mechanisch abtrennbaren Produkte.
[0024] Das erfindungsgemäß hergestellte Tierfuttermittel-Additiv enthält vorzugsweise eine
der folgenden Komponenten innerhalb des angegebenen Bereiches:
| Aminosäure(n) |
40 - 82 Gew.-% |
| Proteine |
10 - 16 Gew.-% |
| Carbonsäuren mit weniger als 8 C-Atomen |
max. 8 Gew.-% |
| Gesamtzucker |
2 - 10 Gew.-% |
| Mineralstoffe |
5 - 25 Gew.-%. |
[0025] Üblicherweise enthält das Produkt einen Restwassergehalt von mind. 0,5 Gew.-%, um
ein Verklumpen zu vermeiden, sollte der Wassergehalt 5 Gew.-%, maximal jedoch 10 Gew.-%
nicht überschreiten.
[0026] Der Proteingehalt wird ermittelt aus dem Gesamtstickstoffgehalt minus anorganischem
Stickstoffgehalt minus Stickstoffgehalt der freien Aminosäuren und Muliplikation des
erhaltenen Wertes mit 6,25 ((Ges. N% - anorg. N% - AS N%) x 6,25). Der Gesamtstickstoffgehalt
wird bestimmt durch Aufschluß nach Kjeldahl (Standardverfahren), der anorganische
Stickstoffgehalt (Ammonium-Gehalt) z. B. wird bestimmt colorimetrisch, titrimetrisch
oder potentiometrisch, der Stickstoffgehalt der freien Aminosäure wird durch die quantitative
Bestimmung der freien Aminosäuren (Aminosäureanalysator (ASA)) mit anschließender
Berechnung des N-Gehalts ermittelt. Als Mineralstoffe wird die Gesamtheit aller anorganischen
Kationen und Anionen bezeichnet.
[0027] Der Proteingehalt in den erfindungsgemäß hergestellten Granulaten liegt üblicherweise
zwischen 0,5 bis 20 Gew.-%, wobei die Proteine erfindungsgemäß auch zur Erhöhung der
Stabilität des Granulats verwendet werden. Deshalb ist ein unterer Bereich von 0,5
Gew.-% anzustreben, besonders günstige Granulate erhält man bei höheren Proteingehalten
zwischen 8 und 18 Gew.-% und insbesondere ab über 10 Gew.-%.
[0028] Üblicherweise enthalten die erfindungsgemäß hergestellten Additive bis zu 20 Gew.-%
Fermentations-Biomasse.
[0029] Zur Erfindung gehören also solche erfindungsgemäß hergestellten Tierfuttermittel-Additive,
die neben Lysin (dem Fermentationsprodukt), noch alle oder doch zumindest den überwiegenden
Teil der Inhaltsstoffe der zu dem Fermentationsprodukt gehörigen Fermentationsbrühe
enthalten; sowie solche Tierfuttermittel-Additive, die obiger Zusammensetzung genügen,
wobei hier die Biomasse vollständig, teilweise oder gar nicht enthalten sein kann.
[0030] Durch Sprühtrocknung einer Fermentationsbrühe kann i.d. R. nur ein poröses, feinteiliges
Sprühkorn mit einer Schüttdichte unter 550 kg/m
3 erreicht werden. Diese Supplemente sind verklumpungsgefährdet und damit für die Verarbeitung
in Mischfutterwerken nicht optimal geeignet.
[0031] Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, daß einerseits durch eine Aufbaugranulation des
feinteiligen Pulvers wie ausgeführt in Granuliertellern oder Mischern, insbesondere
unter Verwendung von zusätzlichen stark scherenden Mischwerkzeugen und insbesondere
mit einem Konzentrat der Fermentationsbrühe als Bindemittel ein Granulat von gewünschter
Korngröße (üblicherweise zwischen 0,1 und 1 mm) und sehr hoher Schüttdichte sowie
verminderter Hygroskopizität erhalten werden kann.
[0032] Das erfindungsgemäß hergestellte Aufbaugranulat ist i. d. R. ein kompaktes, annähernd
rundes Teilchen, das ausgezeichnete Eignung zum Einsatz in Tierfuttermitteln hat.
Üblicherweise wird Grobkorn und/oder Feinkorn abgesiebt, so daß das Granulat in einer
meist gewünschten Korngröße zwischen 100 und 1 000 µm vorliegt. In dieser Korngröße
erfüllt das erfindungsgemäß hergestellte Granulat die verschiedenen Anforderungen
zur Verarbeitung in Tierfuttermitteln, z. B. homogene Einmischbarkeit und geringe
oder keine Entmischungstendenz. Abgesiebtes Grobkorn kann wie auch abgesiebtes Feinkorn
zur Herstellung der Hilfslösung in die Granulation zurückgeführt werden. Das erfindungsgemäße
Produkt zeichnet sich insbesondere aus durch
- einen kompakten, rundlichen Teilchenaufbau
- eine reduzierte Hygroskopizität
- eine sehr gute Rieselfähigkeit
- eine reduzierte Verklumpungsneigung
- ein erhöhtes Schüttgewicht
- Staubfreiheit
- hohe mechanische Stabilität
- einen dem Verhältnis in der ursprünglichen Brühe entsprechenden, deshalb maximalen
Wirkstoffgehalt
- Fehlen unerwünschter Zuschlagsstoffe
- geringe zusätzlich Kostenbelastung durch Verwendung einfacher Techniken und Erzielung
hoher Ausbeuten.
[0033] Damit hat das Produkt gegenüber dem Stand der Technik meist folgende Vorteile
- erhöhtes Schüttgewicht, gemessen als Produktmasse eines definierten, locker gefüllten
Volumens,
- verringerte Hygroskopizität, gemessen als Wasseraufnahme einer Probe in einer Klimakammer
mit Raumtemperatur und 72 % relativer Luftfeuchte nach 60/120 min Verweilzeit,
- praktisch völliges Fehlen von Feinstaub, gemessen als Anteil, der bei mechanischer
Siebung ein 10 µm-Netz passiert, und der 3% meist nicht überschreitet,
- kompakter und rundlicher Teilchenaufbau, also weitgehendes Fehlen von Hohlräumen und
porösen Strukturen, die die Teilchendichte gegenüber der maximal möglichen, durch
die physikochemischen Eigenschaften bestimmten Dichte erniedrigen, sowie das Fehlen
scharfer Teilchenkanten,
- sehr gute Rieselfähigkeit, gemessen als die Fähigkeit des Produktes, aus einem zylindrischen
Gefäß mit konisch zulaufendem Boden (Innendurchmesser des Zylinder 40 mm, Winkel,
zwischen Zylinderwand und Konus 150°, d. h., spitz zulaufend) und einer runden Bodenöffnung
von max. 5 mm Durchmesser ohne Stocken auszulaufen.
[0034] Vorzugsweise liegt im Additiv überwiegend nur Lysin als Wirkstoff vor.
[0035] Ein solches Additiv ist dann universell entsprechend seinem Wirkstoff-Gehalt zu jedem
Futter oder zu Prämixen zudosierbar. Bei definierten Futtermischungen kann es aber
auch zweckmäßig sein, daß mehrere Komponenten, insbesondere Aminosäuren in dem Additiv
in einem bestimmten Verhältnis zueinander vorliegen, so daß mit nur einem Additiv
die gewünschte Anreicherung erreicht wird. Das Verhältnis dieser Wirkstoffe kann beispielsweise
durch Mischen mehrerer Fermentationsbrühen oder Additive, sowie auch durch Zudosieren
vorteilhaft geringer Mengen reiner Wirkstoffe, z. B. Aminosäuren, erhalten werden.
[0036] Neben Lysin oder mehreren gezielt enthaltenen bzw. definierten Wirkstoffen im Additiv
sollten möglichst wenig weitere undefinierte oder nicht zur Supplementierung geeignete
Wirkstoffe im Additiv vorhanden sein.
[0037] Bei Aminosäuren sollten die Supplementaminosäuren mindestens 95 Gew.-% der Gesamtmenge
der freien Aminosäuren im Supplement ausmachen, vorzugsweise liegt der Gehalt bei
mindestens 97 Gew.-%.
[0038] Der Gesamtzuckergehalt beinhaltet die von den Mikroorganismen verwertbaren und nicht
verwertbaren Zucker, vorteilhaft liegt er bei maximal 8 Gew.-% und insbesondere bei
max. 5 Gew.-%. Üblicherweise wird bei der Fermentation nicht aller Gesamtzucker verbraucht,
so daß normalerweise mind. 0,1 Gew.-% im Produkt enthalten sind, i. d. R. sogar mind.
0,5 %. Gerade dieser Gesamtzuckeranteil, der wegen der fehlenden Aufarbeitung der
Brühe zum reinen Produkt enthalten ist, führte bei der bisherigen Granulation zu verfahrenstechnischen
Problemen, die erfindungsgemäß beseitigt sind.
[0039] Der Anteil an Fetten und Ölen wird vorteilhaft auf 3 Gew.-% begrenzt.
[0040] Für die Supplementierung sind besonders Supplemente geeignet, die einen Gehalt der
gewünschten freien Aminosäure(n) von mindestens 46,5 Gew.-%, besser 49,5, aufweisen,
vorzugsweise liegt der Wert bei 50 % oder darüber.
Die obere Grenze liegt vorzugsweise aus prozessökonomischen Gründen bei basischen
Aminosäuren bei maximal 60 Gew.-%, bei neutralen Aminosäuren bei 90 Gew.-%.
[0041] Die Additive können wie erhalten, in Mischungen solcher Additive (auch der Brühen)
oder mit weiteren Zusätzen versehen als Prämixe wie Spurenelement-/Vitamin-Prämixe
oder Mineralstoff-Prämixe eingesetzt werden. Solche Additive sind gegenüber der Reinisolation
sowie gegenüber bisherigen Produkten aus Fermentationsbrühen preiswerter bei hohem
Gehalt, sind leicht standardisierbar und enthalten wenig Nebenprodukte bei geringen
Herstellungskosten.
[0042] Das erfindungsgemäß hergestellte Tierfuttermittel ist meist ein hellbeiges bis braunbeiges
Granulat mit einer Schüttdichte zwischen 550 - 750 kg/m
3. L-Lysin liegt in salzartiger Bindung vor, z. B. als Sulfat oder Carbonat. Es ist
völlig stabil und nach einer Lagerung über 12 Monate bei 25°C ist keine Abnahme des
Gehaltes an L-Lysin feststellbar. Sein Hygroskopizitätsverhalten ist gut.
Es zeigt eine sehr gute Rieselfähigkeit durch den kompakten, rundlichen Teilchenaufbau,
ist weitgehend staubfrei, neigt nicht zur Verklumpung und läßt sich leicht homogen
in Vollfuttermittel oder Vormischungen einmischen. Es ist auch als Bestandteil solcher
Mischungen von ausgezeichneter Stabilität.
Als Quelle für L-Lysin hat es, bezogen auf gleichen Gehalt an L-Lysin, mindestens
die gleiche Wirksamkeit wie das üblicherweise verwendete reine L-Lysin-Hydrochlorid.
[0043] Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung dieser Tierfuttermittel-Additive.
[0044] Ein Verfahren zur Herstellung eines Tierfuttermittel-Additives auf Fermentationsbrühe-Basis,
das ein Fermentationsprodukt und den überwiegenden Teil der weiteren Inhaltsstoffe
der Fermentationsbrühe enthält, wobei die Fermentations-Biomasse zu 0 bis 100 % vorliegt,
wird erfindungsgemäß so durchgeführt, daß die Fermentationsbrühe, ggf. nach Entfernung
eines Teils der Inhaltsstoffe, zu einem Feinkorn, das zu mind. 70 Gew.-% eine maximale
Partikelgröße von 100 µm hat, sprühtrocknet, und daß man dieses Feinkorn zu einem
Granulat aufbaut, das zu mind. 30 Gew.-% das Feinkorn enthält.
[0045] Vorteilhaft wird das Granulat zu mind. 70 Gew.-% zu einer Korngröße ≥ 100 µm aufgebaut.
Ein solches Granulat ist staubarm und kann stabil in Futtermittel eingearbeitet werden.
Erfindungsgemäß erfüllen meist > 90 Gew.-% und oft sogar > 97 Gew.-% dieses Kriterium.
[0046] Der Aufbau des Granulats erfolgt aus dem Feinkorn durch Zugabe von Wasser oder Fermentationsbrühe,
die ggf. nur einen Teil der Inhaltsstoffe enthält, d. h. z. B. in der Biomasse reduziert
ist. Die Fermentationsbrühe wird vorteilhaft wie oben beschrieben eingesetzt.
[0047] Das Granulat wird mit einer Schüttdichte von mind. 550 kg/m
3 aufgebaut, wobei einerseits Volumen eingespart und andererseits ein sehr stabiles
Produkt erhalten wird. Zum Aufbau des Granulats aus Feinkorn ist außerdem der Einsatz
stark scherender Mischwerkzeuge geeignet, die mit dem Feinkorn und dem sich bildenden
Granulat zusammenprallen und letztere innig miteinander verpressen, so daß ebenfalls
ein sehr stabiles Granulat mit hoher Schüttdichte erhalten wird.
[0048] Für die Herstellung des Feinkorns wird eine Fermentationsbrühe ggf. teilweise oder
vollständig um die Biomasse reduziert, z. B. durch mechanische Trenntechniken und
die Fermentationsbrühe auf 30-60 Gew.-% Trockenmasse konzentriert. Dieses Konzentrat
wird z. B. über einen Fallfilmverdampfer zu einem feinteiligen Pulver getrocknet,
das üblicherweise eine Schüttdichte von 350 bis unter 550 kg/m
3 und einen Wassergehalt von < 5 Gew.-% hat.
[0049] Für die erfindungsgemäße Granulation können noch weitere übliche Zuschlagsstoffe,
wie z. B. Perlite, eingesetzt werden, solange die erfindungsgemäßen Merkmale erhalten
bleiben. Vorzugsweise sind solche Zuschlagsstoffe auf unter 10 Gew.-% im Endprodukt
beschränkt, insbesondere liegen sie bei max. 5 Gew.-%. Erfindungsgemäß können solche
Zuschlagsstoffe auch unter 1 % eingesetzt bzw. ganz weggelassen werden.
[0050] Die verwendeten Fermentationsbrühen haben üblicherweise ein Feststoff-Gehalt von
7,5 bis 26 Gew.-% und enthalten Lysin zu 1 bis 20 Gew.-%. Besonders vorteilhaft sind
solche Fermentationsverfahren, bei denen Lysin zu mind. 40 Gew.-% in der Trockenmasse
nach Beendigung der Fermentation vorliegt. Vorteilhaft ist außerdem auch, wenn die
Fermentation zumindest am Ende, vorteilhaft jedoch über mind. 30 % der Fermentationsdauer
zuckerlimitiert gefahren wird, d. h., daß die Konzentration an verwertbaren Zucker
im Fermentationsmedium auf max. 0,3 Gew.-% gehalten bzw. abgesenkt wird.
[0051] Hergestellt werden die Fermentationsbrühen für Aminosäuresupplemente vorteilhaft
derart, daß man einen Lysin produzierenden Mikroorganismus in einem Fermentationsmedium
kultiviert, das mindestens eine Kohlenstoffquelle, mindestens eine Stickstoffquelle,
Mineralsalze und Spurenstoffe enthält, wobei man die Fermentation so führt, daß an
ihrem Ende eine rohe Fermentationsbrühe mit einem Gehalt an verwertbarem Zucker von
max. 4 g/l und insbesondere mit einem Feststoffgehalt von 7,5 - 26 Gew.-%, einem Aminosäuregehalt
von 1 - 20 Gew.-%, vorteilhaft von 4 bis 10,5 Gew.-% und einem Zuckergehalt von maximal
2,6 Gew.-% erhalten wird.
[0052] Unter Verwendung geeigneter Mikroorganismen wird die Fermentation vorteilhaft so
kultiviert, daß die Trokkenmasse der Fermentationsbrühe max. 15 Gew.-% an Protein
und insbesondere mindestens 40 Gew.-% an Aminosäuren, max. 8 Gew.-% an Carbonsäuren
mit weniger als 8 C-Atomen, max. 10 Gew-°% an Gesamtzucker, max. 5 Gew.-% an Fetten
und Ölen und max. 5 - 30 Gew.-% an Mineralstoffen enthält.
Gegen Ende der Fermentation wird der Gehalt an verwertbarem Zucker auf maximal 1 g/l
eingestellt, d. h. es wird kein Zucker zugegeben und die Fermentation erst bei Erreichen
oder Unterschreiten dieses Wertes abgebrochen.
[0053] Um den Aminosäuregehalt in der Trockenmasse zu erhöhen, oder um die Trockenmasse
auf einen bestimmten Gehalt an Aminosäure zu standardisieren, oder um den Proteingehalt
der Trockenmasse zu erniedrigen, kann die Biomasse ggf. andere Stoffe durch mechanische
Trenntechniken und unter Belassen der überwiegenden Anteile der restlichen Komponenten
der Fermentationsbrühe vorzugsweise nach Ende der Fermentation entfernt werden.
[0054] Wenn keine Biomasse abgetrennt werden soll, ist die Fermentation vorteilhaft so zu
führen, daß möglichst wenig Biomasse produziert wird, wobei die zugegebenen Nährstoffe
am Ende möglichst weitgehend verbraucht sein sollen. Eine solche Fermentation ist
z. B. in der
DE-A 41 30 867, Beispiel 3, beschrieben.
[0055] Vorteilhafterweise wird die Fermentation so geführt, daß über mindestens 30 %, vorzugsweise
über 70 % der Fermentationsdauer die Konzentration an verwertbarem Zucker in der Fermentationsbrühe
höchstens 0,3 Gew.-% beträgt.
[0056] Als Aminosäure produzierende Mikroorganismen wurden für Lysin bevorzugt geeignete
Mutanten der Species Corynebacterium oder Brevibacterium verwendet, z. B. der bei
der Deutschen Stammsammlung für Mikroorganismen unter DSM 5715 hinterlegte und erhältliche
Stamm.
[0057] Als Kohlenstoffquelle werden vorzugsweise Stärkehydrolysate (Glucose) oder Saccharose
eingesetzt. Ein geringer Anteil kann auch aus Zuckerrüben-oder Zuckerrohrmelasse stammen.
Dieser Anteil sollte 5 Gew.-% der Gesamtkohlenstoffquelle nicht überschreiten (= 10
Gew.-% Melasse in der Gesamtkohlenstoffquelle).
[0058] Als Stickstoffquelle dienen neben Ammoniak oder Ammoniumsulfat Hydrolysate von Protein
enthaltenden Stoffen wie Maiskleber, Sojamehl oder der Biomasse aus einem vorhergehenden
Ansatz oder beispielsweise Maisquellwasser oder Fischpepton.
[0059] Die Fermentationstemperatur liegt zweckmäßigerweise zwischen 30 und 40°C, der pH-Wert
des Fermentationsmediums zwischen 6,0 und 8,0. Die Dauer der Fermentation beträgt
im allgemeinen maximal 100 Stunden.
[0060] Nach dem Ende der Fermentation können die Mikroorganismen thermisch oder auch durch
andere Verfahren, z. B. durch Zusatz einer Mineralsäure wie Schwefelsäure, abgetötet
werden.
[0061] Anschließend wird ggf. die Biomasse (teilweise) nach bekannten Verfahren, wie Separieren,
Dekantieren, einer Kombination von Separieren und Dekantieren, Ultrafiltration oder
Mikrofiltration, abgetrennt.
[0062] Die Fermentationsbrühe wird dann durch bekannte Verfahren, z. B. in einem Dünnschicht-oder
Fallfilmverdampfer zu einem Vorkonzentrat mit einem Feststoffgehalt von 30 bis 60
Gew.-% eingedickt.
[0063] Zum endgültigen Eintrocknen des Vorkonzentrats zu einem feinteiligen Pulver mit einer
Schüttdichte von 350 bis < 550 kg/m
3 und einem Wassergehalt von < 5 Gew.-% kann beispielsweise ein Sprühtrockner, ein
Spin-flash-Trockner oder ein Wirbelschichttrockner dienen.
[0064] Anschließend wird das feinteilige Pulver vorteilhaft unter Zuhilfenahme von Wasser,
insbesondere aber konzentrierter Fermentationsbrühe, oder einer wässrigen Lösung von
Überkorn oder Feinstaub in einem Granulierteller oder Mischer in Gegenwart oder Abwesenheit
weiterer Trägerstoffe zu einem Granulat geeigneter Korngröße mit einer Schüttdichte
von 550 - 850 kg/m
3 verarbeitet.
[0065] Die Fermentationsbrühe hat als Bindemittel vorteilhaft einen Feststoffgehalt von
40 - 65 Gew.-%, insbesondere 50 - 60 Gew.-%. Lysin-Fermentationen lassen sich damit
besonders gut granulieren.
[0066] Sofern eine Standardisierung des erfindungsgemäß hergestellten Tierfuttermittels
bezüglich des Gehalts der Aminosäure erwünscht ist, kann dies beispielsweise durch
entsprechende Wahl der Menge an verbleibender Biomasse und/oder geeignetes Abmischen
der Vorkonzentrate oder des getrockneten Pulvers erfolgen. Entsprechend können auch
biomassefreie oder -reduzierte Brühen mit Originalbrühen zur Standardisierung gemischt
werden. Eine andere Möglichkeit ist der Zusatz geringer Mengen an futtermittelrechtlich
unbedenklichen Zuschlagsstoffen, wie Weizenkleie, Maisspindelmehl oder Perlite.
[0067] Die erfindungsgemäß hergestellten Tierfuttermittel-Additive, Produkt wie Verfahrensprodukt,
finden Verwendung zu Supplementierung oder Herstellung eines Tierfuttermittels oder
Prämixes für Tierfuttermittel; zur Erfindung gehört somit auch ein Tierfuttermittel
oder Prämix, das einen Gehalt an einem erfindungsgemäß hergestellten Tierfuttermittel-Additiv
gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
[0068] Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern:
Beispiel 1:
[0069] In einem Fermentationsbehälter mit Rührwerk und Belüftungssystem wurden 150 kg einer
sterilen Lösung folgender Zusammensetzung vorgelegt:
| Wasser |
132,0 kg |
| Melasse |
0,8 kg |
| Saccharose |
3,7 kg |
| Maiskleberhydrolysat, schwefelsauer |
9,2 kg |
| Ammoniumsulfat |
1,5 kg |
| Mineralsalze |
|
| Spurenstoffe |
0,4 kg |
| mit einer Ammoniaklösung auf einen pH-Wert von 7,5 eingestellt |
[0070] Dieser Lösung wurden bei 33 bis 35°C 15 I einer im gleichen Fermentationsmedium,
aber in einem separaten Fermentationsbehälter angezogenen Impfkultur eines Corynebacteriums
zugesetzt.
[0071] Innerhalb von 42 h wurden 78 I einer sterilen Lösung zudosiert, die vor der Neutralisation
auf pH 7,5 folgende Zusammensetzung hatte:
| Wasser |
37,0 kg |
| Melasse |
2,5 kg |
| Saccharose |
43,0 kg |
| Maiskleberhydrolysat, schwefelsauer |
8,2 kg |
| Ammoniumsulfat |
0,9 kg |
| Mineralsalze |
|
| Spurenstoffe |
0,2 kg |
[0072] Während der gesamten Fermentationsperiode wurde der pH-Wert mittelt Ammoniaklösung
zwischen 7,0 und 7,5 gehalten.
Die Rührerdrehzahl wurde auf 600 Upm und die Belüftungsrate auf 0,5 bis 0,7 vvm eingestellt.
[0073] Am Ende der Fermentationsperiode wurden 252 kg einer rohen Fermentationsbrühe mit
einem Feststoffgehalt von 31,2 kg, einem Gehalt an L-Lysinbase von 13,7 kg und einem
Gehalt an Zucker von 0,6 kg erhalten.
[0074] Die Mikroorganismen wurden thermisch abgetötet und die Fermentationsbrühe in einem
Fallfilmverdampfer unter vermindertem Druck auf einen Feststoffgehalt von etwa 52
Gew.-% eingedickt.
[0075] Anschließend wurde dieses Vorkonzentrat in einem Sprühtrockner mit integriertem Wirbelbett
zu einem hellbraun-beigem Pulver mit einem Schüttgewicht von 0,5 kg/l und mit folgender
Zusammensetzung entwässert:
| L-Lysinbase |
44,7 Gew.-% |
| andere α-Aminosäuren |
1,2 Gew.-% |
| Proteine |
14,5 Gew.-% |
| Carbonsäuren mit weniger als 8 C-Atomen |
5,2 Gew.-% |
| Zucker |
1,9 Gew.-% |
| Fette und Öle |
3,5 Gew.-% |
| Mineralstoffe |
20,2 Gew.-% |
| Wasser |
4,1 Gew.-% |
[0076] Grundsätzlich kann statt dem wie oben beschrieben erhaltenen Produkt jedes auf konventionelle
Weise erhaltene Feinkorn, z. B. erhalten aus einer Lysin-Fermentationsbrühe durch
Sprühtrocknung eingesetzt werden.
[0077] In einen EIRICH-Intensivmischer Typ R 02 mit 10 I Innenvolumen, ausgerüstet mit einen
Sternwirbler (5000 Upm), werden 2,5 kg dieses Feinkorns vorgelegt und mit 550 ml einer
Aufschlämmung des gleichen Feinkorns in Wasser versetzt, wobei der Gehalt der Aufschlämmung
55 % w/w beträgt. Nach 5 min wird die Granulatbildung beendet und das Produkt im Umluft-Trockenschrank
getrocknet.
| Technische Daten: |
Ausgangsprodukt Granulat |
| |
| Wasseraufnahme (72 % rel. |
| Feuchte) nach 60/120 |
min [%]: |
1,24/2,59 |
0,81/1,75 |
| |
|
verklebt |
rieselnd |
| Schüttgewicht |
[kg/m3]: |
500 |
700 |
| Siebanalyse |
[%] < 100 µm: |
82 |
1 |
| |
> 1000 µm: |
0 |
8 |
| Rieselfähigkeit* |
: |
6 |
2 |
| (*: 1 = ausgezeichnet, 2 = sehr gut, 6 = nicht rieselfähig) |
| Ausbeute an Granulat nach Siebung 100 - 1000 µm: >90 % |
Beispiel 2:
[0078] In einem Fermantationsbehälter mit Rührwerk und Belüftungssystem wurden 150 kg einer
sterilen Lösung folgender Zusammensetzung vorgelegt:
| Wasser |
130 1 |
| Glucose |
12.4 kg |
| Maiskleberhydrolysat, schwefelsaurer |
9.0 kg |
| Ammoniumsulfat |
1,5 kg |
| Mineralsalze |
} 0.4 kg |
| Spurenstoffe |
|
| mit einer Ammoniaklösung auf einen pH-Wert von 7,5 eingestellt. |
[0079] Dieser Lösung wurden bei 33 bis 35°C 12 I einer im gleichen Fermentationsmedium,
aber in einem separaten Fermentationsbehälter angezogenen Impfkultur eines Corynebacteriums
zugesetzt.
[0080] Innerhalb von 40 h wurden 77 I einer sterilen Lösung zudosiert, die vor der Neutralisation
auf pH 7,5 folgende Zusammensetzung hatte:
| Wasser |
38 1 |
| Glucose |
40,0 kg |
| Waiskleberhydrolysat, schwefelsaurer |
8;3 kg |
| Ammoniumsulfat |
0,9 kg |
| Entschäumer (Nalco®) |
0.08 kg |
| Mineralsalze |
} 0,2 kg |
| Spurenstoffe. |
|
[0081] Während der gesamten Fermentationsperiode wurde der pH-Wert mittels Ammoniaklösung
zwischen 7,0 und 7,5 gehalten. Die Rührerdrehzahl wurde auf 600 Upm und die Belüftungsrate
auf 0,5 bis 0,7 vvm eingestellt.
[0082] Am Ende der Fermentationsperiode wurden 275 kg einer rohen Fermentationsbrühe mit
einem Feststoffgehalt von 34,1 kg, einem Gehalt an L-Lysinbase von 15,5 kg und einem
Gehalt an Zucker von 0,71 kg erhalten. Die Mikroorganismen wurden thermisch abgetötet
und mit einer Kombination von Separator und Dekanter abgetrennt.
[0083] Die von der Biomasse befreite Brühe wurde in einem Fallfilmverdampfer unter vermindertem
Druck auf einen Feststoffgehalt von etwa 52 Gew.-% eingedickt.
[0084] Anschließend wurde dieses Vorkonzentrat in einem Sprühtrockner zu einem hellbraun-beigem
Pulver mit einem Schüttgewicht von 0,51 kg/l und mit folgender Zusammensetzung entwässert:
| L-Lysinbase |
52,1 Gew.-% |
| andere α-Aminosäuren |
2,5 Gew.-% |
| Proteine |
8,8 Gew.-% |
| Carbonsäuren mit weniger als 8 C-Atomen |
6,8 Gew.-% |
| Zucker |
2,4 Gew.-% |
| Fette und Öle |
2,5 Gew.-% |
| Mineralstoffe |
21,1 Gew.-% |
| Wasser |
1,6 Gew.-% |
[0085] Die Granulation des feinteiligen Pulvers erfolgt wie in Beispiel 1 in einem Mischer
mit stark scherenden Mischwerkzeugen unter Verwendung des Vorkonzentrats als Bindemittel
und lieferte ein staubfreies Produkt mit einer Körnung von mehr als 80 % unterhalb
1 mm und einer Schüttdichte von 0,65 kg/l.
Beispiel 3:
[0086] Die Fermentation wurde durchgeführt wie im Beispiel 2 mit dem Unterschied, daß anstelle
des reinen schwefelsauren Maiskleberhydrolysats ein Gemisch aus 3,5 kg schwefelsaurem
Maiskleberhydrolysat und 13,8 kg schwefelsaurem Hydrolysat der im Beispiel 2 abgetrennten
Biomasse eingesetzt wurde.
[0087] Am Ende der Fermentationsperiode wurden 272 kg einer rohen Fermentationsbrühe mit
einem Feststoffgehalt von 36,2 kg, einem Gehalt an L-Lysinbase von 17,1 kg und einem
Gehalt an Zucker von 0,55 kg erhalten.
[0088] Die Biomasse wurde ohne Vorbehandlung durch Ultrafiltration (≤ 300 000 Dalton) abgetrennt.
Die von der Biomasse befreite Brühe wurde wie im Beispiel 2 auf einen Feststoffgehalt
von etwa 53 Gew.-% eingedickt.
[0089] Anschließend wurde ein Teil dieses Vorkonzentrats in einem Wirbelschichttrockner
zu einem hellbraun-beigem Pulver mit einem Schüttgewicht von 0,53 kg/l und mit folgender
Zusammensetzung entwässert:
| L-Lysinbase |
62,1 Gew.-% |
| andere α-Aminosäuren |
1,2 Gew.-% |
| Proteine |
2,6 Gew.-% |
| Carbonsäuren mit weniger als 8 C-Atomen |
3,1 Gew.-% |
| Zucker |
2,0 Gew.-% |
| Fette und Öle |
1,7 Gew.-% |
| Mineralstoffe |
24,4 Gew.-% |
| Wasser |
1,6 Gew.-%. |
[0090] Ein weiterer Teil des Vorkonzentrats wurde vor der Entwässerung im Wirbelschichttrockner
mit soviel Maisspindelmehl versetzt, daß das erhaltene Festprodukt einen standardisierten
Gehalt an L-Lysinbase von 60 Gew.-% hatte.