DE69832995T2 - Betainprodukt,verfahren zu seiner herstellung und verwendung - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein festes Betainprodukt mit guten Behandlungseigenschaften. Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung des Betainprodukts und seine Verwendung wie auch ein Tierfutter, enthaltend das Betainprodukt und andere Futterkomponenten.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Betaine sind vollständig N-methylierte Aminosäuren. Betaine sind natürliche Produkte, die eine wichtige Funktion sowohl im pflanzlichen als auch im tierischen Stoffwechsel aufweisen. Eines der häufigsten Betaine ist ein Glycinderivat, worin drei Methylgruppen an das Stickstoffatom des Glycinmoleküls gebunden sind. Dies Betainverbindung wird in der Regel Betain, Glycinbetain oder Trimethylglycin genannt und weist die folgende Strukturformel auf:
    Figure 00010001
  • Andere Betaine beinhalten z.B. Alaninbetain und Prolinbetain, von dem unter anderem berichtet wurde, dass es die Osteomalazie bei Hühnern verhindert. Eine detaillierte Beschreibung von Betainen wird von R.G. Wyn Jones und R. Storey in The Physiology and Drought Resistance in Plants, herausgegeben von L.G. Paleg und D. Aspinall, Academic Press, Sydney, Australien, 1981 gegeben.
  • Betain hat so eine bipolare Struktur und enthält etliche chemisch reaktive Methylgruppen, die es in enzymkatalysierten Reaktionen als Donator abgeben kann. Die meisten Organismen sind dazu in der Lage, geringe Mengen Betain z.B. für die Methylfunktion zu synthetisieren. Sie sind jedoch nicht in der Lage, auf Stress zu reagieren, indem sie die Produktion und Lagerung von Betainen deutlich erhöhen.
  • Betain ist eine hoch hygroskope Substanz und daher führt ihre Behandlung und Verwendung als solche oder als Teil eines Endprodukts zu Problemen in feuchten Umgebungen, da sie viskos, klumpig oder schlecht fließbar wird. Um Betain ohne Probleme zu behandeln und zu verwerten, ist es notwendig, es gegen Feuchtigkeit zu schützen. Hydrophile Fluidität- verbessernde Stoffe/Antiagglomerationsmittel (die freies Wasser absorbieren) wurden früher verwendet. Hydrophile Substanzen dieser Art sind jedoch nicht dazu in der Lage, Betaine unter feuchten Bedingungen zu schützen, obwohl sie die Fluidität des Betains unter guten, trockenen Bedingungen verbessern.
  • Betain wird u.a. als Futteradditiv und als Ernteverbesserungsmittel von Pflanzen unter Stressbedingungen verwendet, wie auch in Kosmetika, Pharmazeutika und der Nahrungsmittelindustrie.
  • Betain kann z.B. aus der Zuckerrübe durch chromatografische Verfahren erhalten werden. Betain ist kommerziell z.B. unter der eingetragenen Marke BETAFIN®, Cultor Oy, Finnsugar Bioproducts kommerziell erhältlich. BETAFIN® ist ein festes Betain (Betainanhydrid oder Betainmonohydrat), erzeugt von den Finnsugar Bioproducts.
  • Die FR-A-2151076 offenbart, dass Fettsäuresalze, wie Kalzium- oder Magnesiumstearat auf hygroskope Produkte geschichtet werden können, um den Fluss, die Lagerung und die Behandlungseigenschaften dieser hygroskopen Produkte zu verbessern.
  • Die EP 0 573 876 offenbart ein Verfahren für die Herstellung eines Produkts, enthaltend Cholinchlorid, durch Vermischen einer Cholinchloridlösung in feinen Tröpfchen mit einer pulverförmigen hydrophoben Substanz und durch Trocknen der Mischung mit einem Wirbelbetttrockner. Silika, durch Silanisieren hydrophob gemacht, oder ein Metallsalz einer Fettsäure können als hydrophobe Substanz verwendet werden.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Es wurde nun festgestellt, dass durch hydrophobe Substanzen eine feuchtigkeitsfeste Schicht auf der Oberfläche von Betainteilchen angeordnet werden kann. Daher kann die Fluidität und Antiagglomeration eines Betainprodukts, seine Verwendung als solches oder als Teil des Endprodukts deutlich ebenfalls in feuchten Bedingungen verbessert werden. Die hydrophobe Substanz wird vorzugsweise einem Betainprodukt durch Verwendung einer effizienten Mischvorrichtung zugefügt.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft Glycinbetainanhydridkristalle oder Teilchen. Gemäß der Erfindung wird eine hydrophobe, feuchtigkeitsbeständige Schicht, bestehend aus Kalziumstearat oder hydrophobem Siliziumdioxid auf der Oberfläche der Teilchen angeordnet.
  • Das feste Betainprodukt betrifft ein kristallines oder gemahlenes Produkt. Die Teilchengröße des kristallinen Produkts liegt bei 0,05 bis 2,0 mm, vorzugsweise im Durchschnitt bei 0,3 bis 0,6 mm. Vorzugsweise enthält das kristalline Produkt praktisch keinerlei staubähnliche Substanzen, d.h. Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,01 mm. Die Teilchengrößer des gemahlenen Produkts liegt bei 1 bis 100 μm.
  • Die hydrophobe Schicht auf der Oberfläche der Teilchen besteht aus Kalziumstearat oder hydrophobem Siliziumdioxid in einer Menge von bis zu 6%. Zusätzlich kann eine Substanz, die die hydrophobe Substanz in ihrer Adhäsion oder einer Verteilung auf der Oberfläche von Betainteilchen verstärkt, auf der Oberfläche der Kristalle vorliegen.
  • Geeignete Substanzen, die die Adhäsion oder das Verteilen der hydrophoben Substanz verstärken, umfassen Fette, Öle, fettähnliche Substanzen, wie z.B. Lecithine und Wachse und wasserunlösliche Substanzen, wie z.B. Zellulosederivate und Siliconderivate.
  • Gemäß der Erfindung kann ein neues Betainprodukt z.B. durch Vermischen der Mischung von Betain und einer hydrophoben, feuchtigkeitsbeständigen Substanz erzeugt werden.
  • In dem Verfahren der Erfindung können verschiedene Mischvorrichtungen verwendet werden. Wenn nur eine pulverförmige hydrophobe Substanz verwendet wird, umfassen geeignete Mischvorrichtungen verschiedene diskontinuierliche oder kontinuierliche Mischer, wie z.B. Trommelmischer oder Schnecken-/Schraubenmischer. Die Mischzeit hängt von der Kraft des Mischers ab und auch von der Chargengröße. Es ist das Ziel, dass sich die hydrophobe Substanz so gleichmäßig wie möglich mit dem Betain vermischt. Im Idealfall bildet das Pulver eine monomolekulare Schicht auf der Oberfläche des Produkts. Vorzugsweise werden die kleinsten Betainkristalle vor einer Behandlung mit der hydrophoben Substanz ausgesondert.
  • Wenn ein Bindemittel der pulverförmigen hydrophoben Substanz zugefügt wird, können Sprühgranulatoren oder Fließbetttrocken/Beschichtungsvorrichtungen bei dem Verfahren der Erfindung zusätzlich zu verschiedenen diskontinuierlichen und kontinuierlichen Mischern verwendet werden.
  • Verschiedene Mahlvorrichtungen wie z.B. eine Luftstrahlmühle oder eine Turbomühle oder einige andere Mühlen, die für das Mahlen von Zuckerkristallen geeignet sind, können in dem Verfahren der Erfindung verwendet werden. Das Betain wird so mit der pulverförmigen hydrophoben Substanz gemahlen und das erhaltene pulverförmige Produkt fließt frei und wird nicht agglomerieren.
  • Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise der Erfindung wird geschmolzenes heißes (z.B. ungefähr 40°C höher als der Schmelzpunkt) Fett zunächst auf die Oberfläche der Betainkristalle gesprüht. Es ist vorzuziehen, ein hydriertes Fett mit einem hohen Schmelzpunkt zu verwenden, wodurch ein Produkt erhalten wird, das sich eine gute Fluidität (es wird nicht viskos), selbst bei tropischen Temperaturen erhält. Andere Fette/Öle können ebenfalls verwendet werden (abhängig von der Verwendung des Produkts). Wenn Öle verwendet werden, die bei Raumtemperatur flüssig sind, ist keine Erwärmung notwendig. Wenn Fette verwendet werden, die einen hohen Schmelzpunkt aufweisen, wird es bevorzugt, die Betainkristalle auf nahe den Schmelzpunkt des Fetts vorzuerhitzen. Dies erleichtert die Bildung einer Schicht, die so gleichmäßig wie möglich ist. Danach wird die Oberfläche des warmen Kristalls, beschichtet mit Fett, mit einer hydrophoben Substanz „bepulvert". Die Einstellung der Verarbeitungsbedingungen ist kritisch (Temperaturen), damit ein gleichmäßiger und umfassender Schutz erreicht wird und damit das Produkt nicht an den Wänden der Ausrüstung oder anderswo klebt und außerdem in einzelnen fließfähigen Kristallen (keine Agglomeration) verbleibt.
  • Anstelle einer Versprühung des Fetts können auch andere Verfahren verwendet werden, worin die Betainteilchen und die festen Fettflocken usw. zunächst miteinander vermischt werden. Dann wird die Vermischung auf über den Schmelzpunkt des Fettes erwärmt, während kontinuierlich gemischt wird.
  • Die Fettbehandlung kann unter Verwendung eines Mischers mit der Möglichkeit einer Zuführung von Flüssigkeit (Sprühdüsensysteme) oder eines Sprühgranulators oder Vorrichtungen vom Typ einer Fließbetttrockenvorrichtung/Beschichtungsvorrichtung durchgeführt werden.
  • Geeignete hydrophobe Substanzen beinhalten z.B. die folgenden:
  • Kalziumstearat:
    • Ca-Stearat, Ceasit Leviss, hergestellt von Bärlocher, Deutschland Ca-Stearat CPR-2, hergestellt von Akcros Chemicals V.O.F., Holland
  • Auf Siliciumdioxid basierende hydrophobe Substanzen:
    • z.B. Sipernat D17, hergestellt von Degussa Ltd., Deutschland Aerosil R972, hergestellt von Degussa Ltd., Deutschland (und andere hydrophobe Sipernat- und Aerosilprodukte)
  • Nützliche Substanzen, die die Anhaftung oder die Verteilung der hydrophoben Substanzen verbessern, beinhalten z.B. die folgenden:
  • Fette:
    • Revel S (acetyliertes Monoglycerid, hydriertes Sojaöl); Schmelzpunkt 63°C; hergestellt von Loders Croklaan, Holland
    • Revel C; Schmelzpunkt 58°C
    • Revel F; Schmelzpunkt 46°C,
    • Revel AC; Schmelzpunkt 37°C,
    • Dynasan P 60; hergestellt von der Huls AG, Deutschland
  • Öle:
    • Fischöle
  • Lecithine:
    • z.B. Lecitine der Metarin-Produktlinie; hergestellt von Lucas Mayer, Deutschland
  • Siliconderivate (versprüht in Lösung):
    • z.B. Pharsil MK Siliconemulsion; hergestellt von: Wacker Chemie GmbH, Deutschland
  • Zellulosederivate (versprüht in Lösung):
    • z.B. Ethocel; hergestellt von Dow, USA
  • Beispiel 1
  • Betainanhydrid (Nutristim, hergestellt von Cultor Oy; Menge 50 kg, Korngröße 0,27 bis 1,0 mm) wurde in einen Trommelmischer (Forberg F-60, hergestellt von der Fa. Halvor Forberg A/S, Norwegen) gegeben und 3 kg Kalziumstearat (Ceasit Leviss, hergestellt von Bärlocher, Deutschland, Teilchengröße 99% < 71 μm) wurde hinzugefügt. Das Vermischen wurde für ungefähr 3 Minuten bei Raumtemperatur durchgeführt. Das erhaltene Produkt hatte eine gute Fluidität und blieb für mindestens 3 Stunden bei einer Temperatur von 30°C flüssig, wobei die relative Luftfeuchtigkeit 95% betrug.
  • Beispiel 2
  • In einem kontinuierlichen Schraubenmischer (Länge der Mischschraube 4 m, Durchmesser 400 mm, zwei Mischpunkte in der Schraube, hergestellt von Siirtoruuvi Oy, Finnland) wurde Betainanhydrid (Nutristim, hergestellt von Cultor Oy; Körnchengröße 0,27 bis 1,0 mm) mit 5000 kg/Stunde und 6% Kalziumstearat (Ceasit Leviss, hergestellt von Bärlocher, Deutschland; Teilchengröße 99% < 71 μm) durch einen Additivverteiler (Accurate, hergestellt von Accurate Dry Materials Feeders Inc., USA) zugefügt. Die Mischung wurde kontinuierlich in der Mischschnecke/Schraube durchgeführt. Die Temperatur betrug 20°C und die Dauer der Mischung in der Mischschnecke 2 Minuten. Das erhaltene Produkt hatte eine gute Fluidität und verblieb mindestens 3 Stunden bei einer Temperatur von 30°C flüssig, wobei die relative Luftfeuchtigkeit 95% betrug.
  • Beispiel 3
  • Betainanhydrid (Nutristim, hergestellt von Cultor Oy; Menge 47,5 kg, Körnchengröße 0,27 bis 1,0 mm) wurde in einen Trommelmischer (Forberg F-60, hergestellt von Fa. Halvor Forberg A/S, Norwegen) eingeführt, und auf 55°C vorerwärmt. Danach wurden 2,5 kg heißes (100°C) Fett (Revel-S, hergestellt von Loders Croklaan, Holland) durch Versprühen zugefügt (Düsengröße 4004, Druck 3 bar) und es wurde simultan (für 1,3 Minuten) gemischt. Schließlich wurde 1 kg Kalziumstearat (Ceasit Leviss, hergestellt von Bärlocher, Deutschland; Teilchengröße 99% < 71 μm) zugefügt und die Mischung wurde auf 30°C abgekühlt und für 3,7 Minuten vermischt. Die Löslichkeit des erhaltenen Produkts in Wasser war schlecht und die Fluidität gut: Es verblieb mindestens 3 Stunden bei einer Temperatur von 30°C flüssig, wobei die relative Luftfeuchtigkeit 95% betrug.
  • Beispiel 4
  • Der Test wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, jedoch wurde anstelle von Kalziumstearat hydrophobes Siliciumdioxid (Sipernat D 17, hergestellt von Degussa, Deutschland; durchschnittliche Korngröße 10 μm) verwendet. Das erhaltene Produkt war sehr flüssig und es verblieb für mindestens 3 Stunden bei einer Temperatur von 30°C flüssig, wobei die relative Luftfeuchtigkeit 95% betrug.
  • Beispiel 5
  • Der Test wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 3 durchgeführt, jedoch wurde anstelle von Kalziumstearat hydrophobes Siliciumdioxid (Sipernat D 17, hergestellt von Degussa, Deutschland; durchschnittliche Körnchengröße 10 μm) verwendet. Die Löslichkeit des erhaltenen Produkts in Wasser war schlecht und die Fluidität gut: Es verblieb für mindestens 3 Stunden bei einer Temperatur von 30°C flüssig, wobei die relative Luftfeuchtigkeit 95% betrug.
  • Beispiel 6
  • Betainmonohydrat (technische Qualität, hergestellt von Cultor Oy; Menge 47,5 kg, Korngröße 0,25 bis 1,25 mm) wurde in einen Trommelmischer (Forberg F-60, hergestellt von Fa. Halvor Forberg A/S, Norwegen) eingeführt und auf 55°C vorerwärmt. Danach wurden 1,5 kg heißes (100°C) Fett (Revel-S, hergestellt von Loders Croklaan, Holland) durch Versprühen (Düsengröße 4004, Druck 3 bar) und simultanes Vermischen (für 1,3 Minuten) zugefügt. Schließlich wurden 1,5 kg Kalziumstearat (Ceasit Leviss, hergestellt von Bärlocher, Deutschland; Teilchengröße 99% < 71 μm) zugefügt und die Mischung auf 30°C abgekühlt und 3,7 Minuten gemischt. Die Löslichkeit des erhaltenen Produkts in Wasser war schlecht und die Fluidität gut.
  • Beispiel 7
  • Der Test wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 6 durchgeführt, jedoch wurde anstelle von Kalziumstearat hydrophobes Siliciumdioxid (Sipernat D17, hergestellt von Degussa, Deutschland; durchschnittliche Teilchengröße 10 μm) verwendet. Das erhaltene Produkt hatte eine gute Fluidität und es verblieb für mindestens 3 Stunden bei einer Temperatur von 30°C flüssig, wobei die relative Luftfeuchtigkeit 95% betrug.
  • Beispiel 8
  • Betainanhydrid (Betafin BP, hergestellt von Cultor Oy; Teilchengröße 0,05 bis 1,0 mm) wurde in eine kontinuierliche Luftstrahlmühle (Pulva FP Micronization, hergestellt von Oy Finnpulva Ab) eingegeben; simultan wurde auch hydrophobes Siliziumdioxid (Aerosil R 972, hergestellt von Degussa; durchschnittliche Teilchengröße 16 nm) in die Mühle eingegeben. Die Gesamtmenge an Betainanhydrid betrug 400 kg und diejenige von Siliciumdioxid 4 kg (1%). Die durchschnittliche Mahlfeinheit des erhaltenen Produkts lag bei weniger als 20 μm, das Produkt war sehr flüssig und agglomerierte nicht.

Claims (17)

  1. Glycinbetainanhydrid-Kristalle oder -Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydrophobe, feuchtigkeitsbeständige Schicht bestehend aus Calciumstearat oder hydrophobem Siliziumdioxid auf der Oberfläche der Kristalle oder Teilchen in einer Menge von bis zu 6 angeordnet ist.
  2. Glycinbetainanhydrid-Kristalle oder -Teilchen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydrophobe, feuchtigkeitsbeständige Schicht bestehend aus Calciumstearat oder hydrophobem Siliziumdioxid auf der Oberfläche der Kristalle oder Teilchen in einer Menge von 1 bis 6% angeordnet ist.
  3. Glycinbetainanhydrid-Kristalle oder -Teilchen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Calciumstearat besteht.
  4. Glycinbetainanhydrid-Kristalle oder -Teilchen gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Substanz, die das Anhaften oder Ausbreiten der hydrophoben Substanz verstärkt, zusätzlich auf der Oberfläche der Kristalle oder Teilchen angeordnet ist.
  5. Glycinbetainanhydrid-Kristalle oder -Teilchen gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz, die das Anhaften oder Ausbreiten der hydrophoben Substanz verstärkt, ausgewählt ist aus der Gruppe aus Fett, Öl, fettähnlichen Substanzen, wie Lecithinen und Wachsen, und wasserunlöslichen Substanzen, wie Cellulosederivate und Silikonderivate.
  6. Verfahren zur Herstellung von Glycinbetainanhydrid-Kristallen oder Teilchen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glycinbetainanhydrid-Kristalle oder -Teilchen, die gegebenenfalls auf ihrer Oberfläche eine Substanz, die das Anhaften oder Ausbreiten der hydrophoben Substanz auf der Oberfläche verstärkt, aufweisen und die hydrophobe Substanz miteinander vermischt werden.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glycinbetainanhydrid-Kristalle oder -Teilchen mit Calciumstearat vermischt werden.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Glycinbetainanhydrid-Kristalle oder -Teilchen mit der hydrophoben Substanz vermahlen werden.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Öl oder geschmolzenes Fett zuerst auf der Oberfläche der Glycinbetainanhydrid-Kristalle oder -Teilchen angeordnet wird, wonach eine hydrophobe Substanz auf der Oberfläche angeordnet wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Fett hydriertes Fett mit einem hohen Schmelzpunkt ist und die Glycinbetainanhydrid-Kristalle oder -Teilchen bis nahe zum Schmelzpunkt des Fetts vorerwärmt werden.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Glycinbetainanhydrid-Kristalle oder -Teilchen und festes Fett miteinander vermischt werden, wonach die hydrophobe Substanz zugegeben wird und die Mischung erwärmt wird, um den Schmelzpunkt des Fetts zu übersteigen, während sie kontinuierlich vermischt werden.
  12. Verwendung von Glycinbetainanhydrid-Kristallen oder -Teilchen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 als Tierfutteradditiv.
  13. Verwendung von Glycinbetainanhydrid-Kristallen oder -Teilchen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 in Düngern.
  14. Verwendung von Glycinbetainanhydrid-Kristallen oder -Teilchen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 in kosmetischen Hautpflegeprodukten oder Toilettenartikeln.
  15. Verwendung von Glycinbetainanhydrid-Kristallen oder -Teilchen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem pharmazeutischen Produkt oder in einem Produkt unbestätigter pharmakologischer Wirkungen.
  16. Verwendung von Glycinbetainanhydrid-Kristallen oder -Teilchen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem Nahrungsmittelprodukt.
  17. Tierfutter, dadurch gekennzeichnet, daß es Glycinbetainanhydrid-Kristalle oder -Teilchen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und andere Futterkomponenten enthält.
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