DK145921B - Fremgangsmaade og apparat til fremstilling af urinstof-fedtsyre-addukt bestaaende af adskilte,faste partikler - Google Patents

Description

(19) DANMARK (¾ ® tu) FREMLÆGGELSESSKRIFT (id 145921 b

DIREKTORATET FOR

PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 1019/76 (51) Int.CI.3 A 23 K 1/22 (22) Indleveringsdag 10. mar. 1976 C 07 C 127/00 (24) Løbedag 10, mar. 1976 (41) Aim. tilgængelig 12. S ep. 1976 (44) Fremlagt 18. apr. 1985 (86) International ansøgning nr.

(86) International indleveringsdag (85) Videreførelsesdag (62) Stamansøgning nr.

(30) Prioritet 11. mar. 1975* NO 188, HU

(71) Ansøger NOEVENYOLAJIPARI ES MOSOSZERGYåRTO VALLALAT, Budapest XV., HU: BUDAPESTI MUESZAKI EGYETEM, Budapest XI, HU.

(72) Opfinder Eva Kurucz, HU: Piroska Lukaes, HU: Lajos Kollar, HU:

Jozsef Barics, HU: Jozsef Gulyas, HU: Laszlo Zolna, HU: m. fl.

(74) Fuldmægtig Kontor for Industriel Eneret v. Svend Sehønning.

(54) Fremgangsmåde og apparat til frem= stilling af urinstof-fedtsyre-ad= dukt bestående af adskilte, faste partikler.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde og et apparat til fremstilling af et urinstof-fedtsyre-addukt (molekylær forbindelse) bestående af adskilte, faste partikler og velegnet til indstilling af urinstof- og fedtstofindhoIdet i foder til drøvtyggere ved forening af urinstof, eventuelt i form af en opvarmet opløsning i vand, med en smelte af en eller flere op-00 varmede fedtsyrer eller en opvarmet fedtsyre/fedt-blanding i ^ et vægtforhold mellem urinstof og fedtsyre på ca. 40:60 til 60:40 (D beregnet ud fra det rene urinstof.

^ Det er kendt at driftsikker fodring med urinstof i en passende mængde med henblik på ernæringsmæssig dyrefodring kun er ^ mulig hvis dyrene samtidig får et passende urinstofnedbrydningsretarderen- Q de materiale. Ved forsinkelse af urinstofnedbrydningen gør dette materiale det 2 145921 muligt for mikroorganismerne i vommen maksimalt at udnytte den ammoniak der fremkommer ved hydrolysen af urinstoffet til brug ved proteinsyntese. Samtidigt er det en fundamental betingelse for optimal syntese af protein og udnyttelse af de naturlige proteiner og dem der dannes, at man drager omsorg for at foderet samtidig har et passende energiindhold.

Denne sidstnævnte betingelse kan let opnås ved hjælp af fedtsyrer, som hurtigt og uden remanenser kan udnyttes direkte som energikilde af såvel mikroorganismerne som det fodrede dyr uden at der kræves lipaseenzym-aktivitet.

Af denne grund er fordelen ved anvendelse af urinstof og fedtsyrer sammen allerede blevet erkendt, men både ved fodring i stor målestok og ved fremstilling af såkaldte foder-forblandinger har den direkte og homogene blanding af de for foderet tilgængelige fedtstoffer med foderet fremkaldt alvorlige vanskeligheder i praksis. For at eliminere disse vanskeligheder og for at lette fodringen og regulering, har det allerede været foreslået at anvende et addukt dannet af urinstof og fedtsyrer eller delvis med neutrale fedtstoffer i foder og foderforblandinger. Sådanne addukter, som fx kan indeholde 45-60% fedtsyre-fedt-blan-ding bundet som en molekylær forbindelse, er velegnet på grundlag af deres sammensætning til indstilling af den ønskede koncentration af fedt der er nødvendig i forhold til urinstofmængden i foderet, og de har desuden den fordel at den hygroskopiske egenskab hos urinstoffet ikke fremkommer i sådanne addukter. Denne egenskab fremkalder også vanskeligheder i tilfælde af den homogene blanding af frit urinstof i grove melfodere, på grund af at en sådan urinstof-holdig blanding har tilbøjelighed til agglome-rering og brodannelse. Tilsætningen af urinstof-fedtsyre-adduk-ter til foder sikrer således udnyttelsen af urinstoffet (på grund af fedtsyrens retarderende virkning) og ligeledes den effektive udnyttelse af de energirige fedtstoffer (på grund af urinstoffets delvise proteinsubstituerende egenskab), og desuden elimineres de teknologiske og fodringsmæssige vanskeligheder der opstår ved den adskilte anvendelse af urinstof og fedtstoffer.

Imidlertid er de urinstof-fedtsyre-addukter der fremstilles ved kendte metoder sædvanligvis af pastaagtig konsistens ligesom de indeholder vand, således at de i denne form ikke er 145921 3 egnede til blanding med foder i konventionelle foderblandingsapparater eller på andre simple måder. Af denne grund er der ifølge det ungarske patentskrift nr. 162.126 fremstillet et partikelformet produkt som let kan blandes med foder og som indeholder et urinstof-fedtsyre-addukt i et forhold der er gunstigt set fra et ernæringsmæssigt synspunkt (40:60 - 60:40), ved blanding af en opvarmet vandig opløsning af urinstof og varm fedtsyre (eller en blanding af fedtsyre og fedt) til dannelse af et ad-dukt og derefter tilsætning af et partikelformet bæremateriale som binder vandindholdet og som i sig selv kan udnyttes til fodring. Der blandes hensigtsmæssigt rapsfrøgrut i blandingen og den vundne faste masse formales efter afkøling. På denne måde vindes et partikelformet addukt indeholdende ca. 50% frøgrut.

Der er også gennemført forsøg med fremstilling af et produkt der ikke indeholder partikelformet bærer men kun det rene urinstof-fedtsyre-addukt, i form af et tørt partikelformet eller pulverformigt produkt som er let blandbart med foder. En sådan fremgangsmåde er beskrevet i USA-patentskrift nr. 3.748.319, hvor krystallinsk urinstof omdannes til en opslæmning med vand der ikke er tilstrækkelig til at opløse urinstoffet, derpå blandes det fedtagtige stof med opslæmningen i en omrører med stor forskydningskraft i et vægtforhold der er således at en vægtdel af fedtkomponenten blandes med 2,5-5,5 vægtdele urinstof, og til sidst tørres den således vundne vandige masse i en luftstrøm og findeles, hvorved der vindes et tørt pulverformigt produkt hvori fedtsyre/urinstof-forholdet er mindst 1:3, men sædvanligvis er det omkring 1:5. Ifølge beskrivelsen er iagttagelsen af de angivne vægtforhold og de andre operationsparametre essentiel fordi der ellers vil fremkomme dissociering eller der vil opnås et produkt med utilstrækkelig kvalitet; i tilfælde af at der anvendes en større relativ mængde fedtforbindelse kan man ikke sikre sig en tilfredsstillende blanding af den vandige urinstofopslæmning og fedtforbindelsen. Produktet med den ovenfor nævnte sammensætning er imidlertid slet ikke tilfredsstillende set fra et ernæringsmæssigt synspunkt, idet dens fedtsyreindhold i forhold til urinstofmængden er for lav således at den ikke sikrer et passende energiniveau. Desuden skal blandingen foregå under betingelser med stor forskydnings- 4 145921 kraft og tørringen af den store mængde vandholdigt materiale ved lav temperatur i en luftstrøm gør det vanskeligt at udføre processen i stor målestok. Set fra et ernæringsmæssigt synspunkt har produktionen af et addukt med den ønskede sammensætning, indeholdende urinstof og fedtsyre eller en blanding af fedtsyre og fedtstoffer i tilnærmelsesvis lige store masseforhold, som er fri for fyldstoffer og som vindes i en tør, ikke-agglomereret partikelform eller pulverform, slet ikke været muligt ved de kendte fremgangsmåder.

Den foreliggende opfindelse er baseret på den opdagelse at det kan lade sig gøre at fremstille et addukt som er ideelt set fra et ernæringsmæssigt synspunkt, som har et urin-stof-fedtsyre-vægtforhold mellem 60:40 og 40:60, som er rent, frit for fyldstoffer, uomsatte udgangsmaterialer og dissociations-produkter, og som er i form af et tørt, partikelformet eller pulverf ormigt, ikke-agglomererende produkt, ved en teknologisk simpel proces, hvis urinstoffet i form af en opløsning med vand i en tilstrækkelig mængde til at sikre en flydende tilstand og med opvarmning (60-140°C) eller, i tilfælde af at der er en lille mængde vand til stede i form af en smelte, bringes i kontakt med en smelte af fedtsyre (eller en blanding af fedtsyre og fedt) ved en temperatur på 35-105° på en sådan måde, at komponenterne bringes i kontakt med hinanden umiddelbart før en forstøvning eller netop under en forstøvning, idet de forstøvede partikler forbliver i luftstrømmen i forstøvningsrummet i et tidsrum der er tilstrækkeligt til krystallisation. Urinstofopløsningen og fedtsyresmelten der er fremstillet separat og opvarmet kommer således først i kontakt med hinanden direkte før forstøvning eller endog under forstøvningen ; den reaktion der danner adduktet foregår hurtigt og i tilfælde af at man opretholder det ovennævnte vægtforhold på 60:40-40:60 aflejrer der sig et pulverformigt eller partikelformigt løst-struktureret addukt på bunden af forstøvningsrummet eller forstøvningskammeret, hvori hverken urinstoffets hygroskopiske natur eller fedtforbindelsens adhæsive, fedtagtige karakter tager overhånd.

Det er således formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en fremgangsmåde til fremstilling af et urinstof-f edtsyre-addukt med det nævnte ønskede vægtforhold og i en 5 145921 form, hvor hverken urinstoffets hygroskobiske natur eller fedtstoffets klæbrige karakter tager overhånd.

Dette opnås med en fremgangsmåde af den i indledningen nævnte art, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved at man hver for sig fremstiller en opløsning af urinstof med op til 45% vand eller en smelte af urinstof med en temperatur på 60 til 140°C og en smelte af fedtsyren eller fedtsyrerne eller fedtsyre/ fedtblandingen med en temperatur på 35 til 105°C, bringer disse i kontakt med hinanden umiddelbart før en forstøvning eller netop under en forstøvning og lader de forstøvede partikler bevæge sig videre i en luftstrøm indtil de har udkrystalliseret sig.

Det er desuden opfindelsens formål at tilvejebringe et apparat til gennemførelse af den omhandlede fremgangsmåde. Dette opnås med et apparat med to opvarmelige beholdere til tilberedning eller optagelse af henholdsvis urinstofopløsningen eller urinstofsmelten og fedtsyre- eller fedtsyre/fedt-smelten, en rørledning der forbinder disse beholdere direkte eller over et mellemkoblet reaktionsrør med en forstøver, en trykluftdrevet tofaseforstøver eller en væsketrykdrevet enfaseforstøver og et forstøvningsrum med en højde der er flere gange større end bredden, idet forstøveren er indrettet i den øvre del af forstøvningsrummet med nedad rettet forstøvning eller i den nedre del af forstøvningsrummet med opadrettet forstøvning, hvilket apparat er ejendommeligt ved at det før forstøveren koblede reaktionsrør er et af en varme- eller kølekappe omgivet reak tionsrum med et længde/diameter-forhold på mellem 10:1 og 50:1 og med prelplader i sit indre.

Sammenblandingen af det opvarmede flydende urinstof og opvarmet fedtsyre (eller fedtsyre-fedt-blanding) foregår således direkte før forstøvningen i et lukket rum der foran er forbundet med for-støvningsapparatet, som fortrinsvis kan være en rørreaktor af i og for sig kendt konstruktion der er velegnet til at bevirke at addukt-dannelses-reaktionen forgår ved en kontrolleret temperatur og med en kontrolleret opholdstid. Det er imidlertid hensigtsmæssigt at anvende en rørreaktor som har et forhold mellem længde og diameter på mellem 10:1 og 50:1, hvilken rørreaktor invendigt er forsynet med prelplader anbragt med en afstand fra hinanden med V3 - ½ diameter og placeret med en vinkel i forhold til hin 6 145921 anden på 60-90°, hvilke plader nedsætter det frie tværsnit til Vs~ Ve af de oprindelige dimensioner. I en sådan rørreaktor forøges den lineære strømningshastighed af reaktionsblandingen til det 3- til 6-dobbelte beregnet ud fra det frie tværsnit. En sådan rørreaktor er vist.skematisk på fig. 4 og den er forsynet med en køle- og varmekappe 1, et reaktionsrum 2 og prelplader 3. Forstøvningen af den således vundne og helt eller delvis omsatte flydende blanding kan foregå i et hvilket som helst kendt forstøvningsapparat der virker med direkte tryk såsom det såkaldte enfase-forstøverhoved, eller med et forstøvningsapparat der virker med komprimeret luft, det såkaldte tofase-forstøverhoved. Det skal også bemærkes at man ved passende valg af forstøvningsmetoden og trykket kan regulere partikelstørrelsen af det forstøvede produkt samt dets partikelstørrelsesfordeling.

Med henblik på fremstillingen af det ønskede pulverfor-mige, tørre og ikke-agglomererende produkt spilles en vigtig rolle af forstøvningsrummet der anvendes i nedadgående strømretning fra forstøveren, hvorved der tilvejebringes tilstrækkelig lang vej for den luftstrøm der bærer de forstøvede partikler til at disse på passende måde kan krystallisere i luftstrømmen. Dette forstøvningsrum er sædvanligvis udformet som en cylinder med en passende længde « på flere meter, hvori forstøveren er anbragt enten i den øvre eller den nedre ende således at forstøvningen kan foregå i retning opad eller nedad, idet de nedfaldne forstøvede partikler samles i tør tilstand på bunden af det cylindriske rum, hvorfra det vundne produkt kan fjernes kontinuerligt.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen afviger således først og fremmest fra de hidtil anvendte fremgangsmåder af denne type til fremstilling af faste urinstof-fedtsyre-addukt-produkter til anvendelse som dyrefodersupplementer ved at adduktets to komponenter, nemlig urinstoffet og fedtsyren (eller fedtsyre-fedt-blan-dingen) udelukkende omsættes med hinanden i en flydende fase uden faste bærestoffer med undgåelse af alle fremmede materialer bortset fra den lille mængde vand der anvendes til at gøre urinstoffet flydende under anvendelse af varme, og de nævnte to komponenter anvendes i et vægtforhold på mellem 40:60 og 60:40, da dette vægt-forhold gør det muligt ved forstøvning under de beskrevne betingelser direkte at vinde et fast, pulverformigt, tørt produkt be- 7 145921 stående af adskilte partikler, som indeholder både urinstof og fedtsyre i det mest gunstige vægtforhold med hensyn til indstilling af proteinværdien og energiniveaujet i foderet og til anvendelse af urinstoffet hos drøvtyggere.

En yderligere fordel ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er at den kan gennemføres ved en kontinuerlig operation med simple apparater, idet processens parametre også er gunstige med hensyn til den blide behandling af materialerne. Det vundne produkt er et rent addukt som til trods for dets høje fedt syreindhold ikke indeholder fri fedtsyre eller fedtstoffer. Det er også på grund af fremgangsmådens gunstige betingelser at det vundne produkt ikke udviser oxydationsnedbrydning, hvilket fremgår af produktets lave peroxydtal.

Foretrukne udførelsesformer for fremgangsmåden ifølge opfindelsen belyses nærmere i det følgende ved hjælp af nogle eksempler.

Eksempel 1

Ud fra 82 kg urinstof fremstilles en opløsning ved tilsætning af 28 kg vand ved 102°C og hermed blandes 50 kg såkaldt "goudron" fedtsyresmelte på 80°C, som er en remanens vundet som biprodukt ved fedtsyrefremstilling og som desuden indeholder 0,1 vægt% emulgator og 0,02 vægt" antioxydant. Derpå forstøves denne blanding ovenfra og ned i en såkaldt tofase-forstøver der virker med luft med et tryk på 1,7 atmosfærer ind i et cylindrisk forstøvningsrum med lodret akse med en højde på 6 m og en diameter på 1,3 m. Den ovenfor angivne mængde flydende blanding af urin- 3 stof og fedtsyre kræver 25 Nm luft til forstøvning. Det nedfaldende tørre faste produkt samles på forstøvningsrummets bund og der vindes 135 kg letsmuldrende produkt der kan emballeres direkte og som har et peroxydtal på 5,3.

Produktets kvalitet blev iagttaget ved en dynamisk mi-krokalorimetrisk metode (DSC). Under opvarmningen af produktet opnåedes med en mikrokalorimetrisk skriver den øvre kurve på fig.

1 hvor den indledende lige sektion af kurven viser at produktet ikke indeholdt materialer med smeltepunkt under 100°C, såsom fri 8 145921 fedtsyre eller fedt, dobbelt-toppen mellem 120 og 125°C svarer til det rene addukt og urinstoffet fremkaldt ved den termiske dissociering af adduktet. Den nedre kurve på figuren er kurven fra forsøget gentaget med det termisk dissocierede produkt som viser tilstedeværelse af urinstof og fri fedtsyre fremkaldt ved den irreversible termiske dissociering af adduktet.

Eksempel 2 .Den i eksempel 1 beskrevne fremgangsmåde blev gentaget i det samme apparat og under samme forstøvningsbetingelser, men med en blanding af en smelte med en temperatur på 135°C vundet ved tilsætning af 1 kg vand til 65 kg urinstof og en "goudron"-smelte på 65 kg ved 80°C.

Det derved vundne produkt er letsmuldrende og har god kvalitet. Produktet blev undersøgt på den måde der er beskrevet i eksempel 1.

Eksempel 3

Fremgangsmåden ifølge eksempel Iblev gentaget i samme apparat og under samme forstøvningsbetingelser, men i stedet for "goudron" anvendtes en smelte på 80°C af 50 kg talgsyrer.

Det efter afkøling vundne produkt var i en letsmuldrende, emballerbar tilstand.

Det vundne produkts addukt-karakter blev iagttaget ved en differential-mikrokalorimetrisk metode (DSC). Den dobbelte top der ses mellem 120 og 135°C på fig. 2 viser produktets gode kvalitet. Produktets peroxydtal er 4,8.

Eksempel 4

Fremgangsmåden ifølge eksempel 2 blev gentaget i det samme apparat og under samme forstøvningsbetingelser, men i ste det. for "goudron" anvendtes en 80°C varm smelte af 65 kg talgsyrer. Kvaliteten af det vundne produkt var den samme som produktet ifølge eksempel 2.

U5921 9

Eksempel 5

Fremgangsmåden ifølge eksempel 1 blev gentaget i det samme apparat og under de samme betingelser og under anvendelse af de samme mængder men i stedet for den med luft arbejdende tofase-forstøver anvendtes et såkaldt enfase-tryk-forstø-verhoved der virker uden luft. De i eksempel 1 angivne mængder forstøvedes på 15 minutter.

Det på forstøvningsrummets bund opsamlede produkt havde en temperatur på 50°c og efter afkøling vandtes et letsmuld-rende, letemballerbart produkt med en kvalitet svarende til det i eksempel 1 vundne produkt.

Eksempel 6

Der gennemførtes en proces som beskrevet i eksempel 5, o men som kølemedium blæstes 2000 Nm luft ind i forstøvningskammeret i 15 minutter. Det på forstøvningskammerets bund opsamlede produkt havde en temperatur på 30°C. Kvaliteten af produktet svarede til det i eksempel 1 vundne produkt.

Eksempel 7

Den i eksempel 6 beskrevne fremgangsmåde blev gentaget i det samme apparat og under de samme forstøvningsbetingelser, men med den i eksempel 2 beskrevne blanding. Produktet var et tørt, pulverformigt addukt med en kvalitet i overensstemmelse med kvaliteten af det i eksempel 2 vundne produkt.

Eksempel 8

Den i eksempel 6 beskrevne fremgangsmåde blev gentaget i det samme apparat og med de samme forstøvningsbetingelser, men med den i eksempel 3 beskrevne blanding. Produktet var et jævnt flydende, pulverformigt addukt af god kvalitet.

145921 ίο

Eksempel 9 I en beholder fremstilledes en opløsning på 105°C ud fra 82 kg urinstof og 20 kg vand. I en anden beholder smeltedes ved.50°C 83 kg "goudron"-type fedtsyre, der også indeholdt 0,1 vægt% emulgator og 0,02% antioxydant. En tohovedet pumpe af typen Bran Lubbe Normados NC 32 havde sit ene sugerør forblindet med beholderen med urinstof og det andet sugerør var forbundet med beholderen med fedtsyresmelte. Den tohovede pumpes tryk-stig-rør var forbundet med et rør med en længde på 10 m og en indre diameter på 12,5 mm og det sidstnævnte rør var forbundet med en rørreaktor som tjente til blanding af urinstofopløsningen med fedtsyren samt til gennemførelse af addukt-dannelses-reaktionen. Konstruktionen af denne rørreaktor er vist på fig. 4 der viser reaktionskammeret med prelplader 3 anbragt inden for en køle-og varme-kappe 1. Reaktionskammerets længde er 0,55 m og dets indre diameter 38 mm, prelpladerne har et overfladeareal der udgør 2/e af rørreaktorens indre tværsnit og de er anbragt med en indbyrdes vinkelforskel på 60° og med et mellemrum på 15 mm. Rørreaktorens udgangsåbning var forbundet med en "duplex"-forstøver der arbejdede med luft på 1,7 atmosfærer til forstøvning af den · blanding der ankom fra rørreaktoren ovenfra og nedad ind i et forstøvningskammer med lodret akse, cylindrisk form og med en højde på 6 m og en indre diameter på 1,3 m.

Fødepumpen var indstillet således at opholdstiden for blandingen af de væsker der indfødedes med samme hastighed i rørreaktoren ifølge fig. 4 var 10 sekunder. Den fuldstændige indfød-ning og forstøvning af den ovenfor angivne materialemængde tog en 3 time og der krævedes 25 Nm luft til forstøvning af den flydende reaktionsblanding.

Det faldende tørre produkt opsamledes ved forstøvningskammerets bund. Der vandtes 160 kg fast produkt som efter afkøling viste sig at være et letsmuldrende urinstof-fedtsyre-addukt rede til emballering og med et peroxydtal på 4,6. Produktets kvalitet blev iagttaget ved en dynamisk mikrokalorimetrisk metode, kurve- 11 14592 1 formen er vist på fig. 3 og den dobbelttop der fremkommer mellem 120 og 135°C viser at produktet var et rent addukt som ikke indeholdt fri fedtsyre eller fedtstoffer.

Eksempel 10

Fremgangsmåden ifølge eksempel 9 blev gentaget med uændrede materialemængder, men i stedet for et rør med en længde på 10 m udleveredes urinstofopløsningen og fedtsyresmelten gennem et rør med en længde på 2,2 m direkte til rørreaktoren anbragt før forstøverhovedet i strømretningen idet opholdstiden for reaktionsblandingen af urinstof og fedtsyre i rørreaktoren var 6 sekunder. Kvaliteter! af det nedfaldne tørre produkt var i overensstemmelse med kvaliteten af det i eksempel 9 beskrevne produkt.

Eksempel 11

Den i eksempel 9 beskrevne fremgangsmåde blev gentaget i det samme apparat og med samme arrangement, men med et enfase-forstøverhoved i stedet for et tofase-forstøverhoved. Den i eksempel 9 angivne materialemængden blev forstøvet på 15 sekunder. Opholdstiden for reaktionsblandingen i rørreaktoren var 2½ sekund.

Det nedfaldne tørre produkt havde en temperatur på 45°C og dets kvalitet svarede til kvaliteten af det i eksempel 9 beskrevne produkt.

Eksempel 12

Den i eksempel 11 beskrevne fremgangsmåde gennemførtes i det samme apparat og med de samme forstøvningsbetingelser, men som kølemedium indførtes 2000 Nm^ luft ved 20°C i forstøvningskammeret. Temperaturen af det nedfaldne tørre produkt var 30°C og dets kvalitet var den samme som kvaliteten af det i eksempel 9 beskrevne produkt.

Eksempel 13

En fremgangsmåde som beskrevet i eksempel 9 blev gentaget, men i stedet for "goudron" anvendtes der talgfedtstoffer.

I andre henseender var betingelserne identiske med de ovenfor angivne og der vandtes et addukt af en tilsvarende god kvalitet.