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KR20000075644A - 메티오닌 염을 기본으로 하는 자유 유동성 동물 사료 보충물을제조하는 방법 및 이로부터 수득가능한 과립 물질 - Google Patents

메티오닌 염을 기본으로 하는 자유 유동성 동물 사료 보충물을제조하는 방법 및 이로부터 수득가능한 과립 물질 Download PDF

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KR20000075644A
KR20000075644A KR1019997007709A KR19997007709A KR20000075644A KR 20000075644 A KR20000075644 A KR 20000075644A KR 1019997007709 A KR1019997007709 A KR 1019997007709A KR 19997007709 A KR19997007709 A KR 19997007709A KR 20000075644 A KR20000075644 A KR 20000075644A
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methionine salt
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데구사-휠스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은, 과립화된 생성물이 통상적인 방법으로 수득되는 메티오닌 염 용액으로부터 제조되는, 메티오닌 염을 기본으로 하는 자유 유동성의 취급이 용이한 동물 사료 보충물을 제조하는 방법, 및 이로부터 얻어진 메티오니네이트 과립 생성물에 관한 것이다.

Description

메티오닌 염을 기본으로 하는 자유 유동성 동물 사료 보충물을 제조하는 방법 및 이로부터 수득가능한 과립 물질{Method for producing pourable methionine salt based animal food supplement and the granulate thus obtained}
본 발명은, 과립화된 생성물이 통상적인 방법으로 수득되는 메티오닌 염 용액으로부터 출발하여 수득되는, 메티오닌 염을 기본으로 하는 자유 유동성의 취급이 용이한 동물 사료 보충물을 제조하는 방법, 및 이로부터 얻어진 메티오니네이트 과립 생성물에 관한 것이다.
메티오닌 및 메티오닌 염의 수용액, 특히 나트륨 메티오니네이트 (DE 31 05 009 C), 또한 메티오닌 하이드록시 동족체(MHA)와 같은 치환체가, 양계, 양돈 및 기타 경제적으로 유용한 동물 사육용 사료 첨가제로서 전 세계적으로 사용되고 있으며, 이들은 주로 동물 단백질의 생산을 촉진시킨다. 세계 인구의 증가 및 영양 문제의 증가와 관련하여, 동물 성장 과정에서 필수 아미노산중의 하나로서 메티오닌 및 이의 상이한 형태 및 또한 이의 비용 효과적인 생산이 매우 중요하다. 고체 또는 액체 형태가 이의 필요 조건에 따라 바람직할 수 있다.
시판되는 나트륨 메티오니네이트 용액은 메티오닌 농도가 40중량%이고, 이의 생물학적 가치는, 등몰량으로 비교하여, 치환체 MHA와는 대조적으로, 고체 메티오닌의 것에 상응한다. 이러한 유형의 나트륨 메티오니네이트 용액을 제조하기 위한 수개의 적합한 방법이 있다. 예를들면 다음과 같다:
1. 가성 소다 용액에 분리된 메티오닌의 용해.
2. NaOH 및/또는 Na2CO3를 사용한 5-(β-메틸머캅토에틸)-하이단토인의 알칼리성 가수분해.
3. 메티오닌 아미드의 알칼리성 가수분해.
비록 방법1이 순수한 생성물을 제공한다고는 하지만, 고체의 생성과 비교하여 추가의 공정 단계가 필요하며 비용이 많이 들어 메티오닌 자체의 생성 보다는 덜 경제적이다. 이와는 대조적으로, 방법2 및 3은 메티오닌의 생성시 보다 빠른 시점에서 사용되므로 수용량에 따라 DL-메티오닌의 생성중에 고체를 분리할 필요가 없다.
5-(β-메틸머캅토에틸)-하이단토인의 제조는 통상의 출발 물질인 메틸머캅토프로피온알데하이드 (MMP) 및 하이드로시안산으로 부터 암모니아 및 이산화탄소의 존재하에서 직접적 합성에 의해 공지된 방법으로 수행된다. 메티오닌 아미드는 메티오닌 니트릴의 가수분해에 의해 공지된 방법으로 제조되며, 또한 출발 물질 MMP, 하이드로시안산 또는 사안화암모늄 및 암모니아로부터 직접적 합성에 의해 수득된다.
특정 요구 조건에 따라서, 고체 또는 액체 형태의 동물 사료 보충물을 사용하는 것이 편리할 수 있다.
생성 형태에 대한 결정은, 특히 이용가능한 혼합 장치 및 특정 제조자의 특정 선호도에 따른다.
혼합된 사료를 제조하는 경우, 초기에는 상이한 사료 재료 및 첨가물들이 각각의 특성에 따라 밀링, 쉬레딩, 건조 또는 정제에 의해 제조된 분리된 성분으로 존재한다. 분리된 성분들이 요구되는 특성을 갖는 경우, 실제 혼합 공정은 이러한 공정에 적합한 혼합 유니트에서 수행된다. 유니트의 크기에 따라, 각각의 혼합된 배치가 상이하다. 필수 아미노산 메티오닌은 0.01 내지 1.0중량%의 농도로 혼합 사료용 보충물로서 사용된다. 이러한 양은 적합한 계량 시스템에 의해 혼합 사료에 직접적으로 첨가된다.
DE 31 05 009는, 나트륨 또는 칼륨 메티오니네이트의 수용액이 동물 사료의 첨가제로서 사용되는 경우 고체 메티오닌과 동일한 메티오닌 활성을 갖는다고 기술하고 있다.
그러나, 공급자에 의해 보장되어야 할 메티오니네이트 용액의 저온 안정성에 의해, 지금까지는 메티오니네이트의 농도가 40중량% 이하인 용액만이 공급가능했다. 따라서, 시판 생성물은 약 60중량% 이하의 물을 포함하며 이로써 고체 메티오닌의 수송과 비교하여 수송 비용이 약 2.5배 증가된다. 이것이 메티오닌을 기본으로 하는 액체 보충물의 시장 점유를 방해하였다.
결정상 나트륨 메티오니네이트의 사용은 이러한 화합물의 강한 흡습성 때문에 고려되지 않았다.
그러나, 하기 요구 조건을 만족시키는 동물 사료용 첨가물을 제공하는 것은 매우 유용할 것이다:
1. 고체 결정상 메티오닌과 정확히 동일한 영향 효율을 갖는다.
2. 예를들어 알칼리를 취급하지 않으면서 사료 재료 혼합기 그 자체에 의해 목적하는 농도의 액체 형태로 전환될 수 있다.
3. 수송하는 동안 물 형태의 "사장 용적(dead volume)"이 가능한한 적게 수송되어, 수송 물질중 활성 물질 함량이 높다.
4. 생성물을 각각의 사용자의 특정 요구 조건에 적용시킬 수 있고 또한 임의로 고체로서 사용될 수 있다.
이러한 문제들을 고려하여, 본 발명의 목적은 상기 열거한 문제점들이 수득된 생성물에 의해 해결될 수 있는 방법을 제공하는 것이며, 또한 본 발명은 동물 사료 보충물을 위한 신규하고 개선된 고체 메티오니네이트 생성물을 제공한다.
본 발명은 메티오닌 염 용액이 하나 이상의 단계에서 과립 물질로 전환됨을 특징으로 하여, 출발 물질이 통상의 방법으로 일반적으로 수득되는 메티오닌 염 수용액(메티오니네이트 용액)인, 메티오닌을 기본으로 하는 자유 유동성의 취급하기 용이한 동물 사료 보충물을 제조하는 방법을 제공한다.
이러한 과정은 연속식 또는 배치식으로 수행될 수 있다.
메티오닌 염 용액은 일반적으로 메티오닌에 대해 10 내지 70중량%, 바람직하게는 20 내지 60중량%, 특히 25 내지 45중량%이다.
나트륨 및/또는 칼륨 메티오니네이트 용액이 바람직하게 사용되며, 이때 메티오닌 대 K 또는 Na 이온의 몰비는 1.1:1 내지 1:1.1, 바람직하게는 1:1이다.
또한, 분무 및/또는 과립화될 용액을 활성 탄소로 먼저 처리하는 것이 유리하다는 것이 밝혀졌다.
하나의 양태에서, 메티오닌 염 용액을, 유입 온도(120 내지 200℃)와 배출 온도(60 내지 100℃)의 온도차가 가능한한 커야 하는 원심 분무기를 갖는 분무 장치에서 분무 건조시킨다. 이어서, 이러한 공정으로 수득된 분말을 과립 물질로 전환시킨다. 이는 과립화 플레이트, 과립화 드럼 또는 혼합기를 사용하여 성취한다. 과립 혼합물은 바람직하게는 삽입된 강력 전단 혼합 장치(커터 헤드 삽입기:cutter head insert)를 사용하는 Eirich 혼합기내에서 제조된다.
일반적으로, 이 공정은, 분무 건조된 분말이 바람직하게는 메티오닌 염의 포화된 용액과 함께 혼합 장치에서 과립화되도록 하는 것이다.
분말 대 포화 용액의 중량비는 고체 물질에 대해 바람직하게는 1:0.01 내지 1:0.5의 범위이다.
분무 건조에 의해 수득된 분말은 일반적으로 벌크 밀도가 350 내지 500 kg/m3이고, 분진 분획은 적어도 1 내지 5%(Dr. Groschopp의 분진 시험)이다.
과립 물질의 벌크 밀도는 650kg/m3, 바람직하게는 700kg/m3초과이고, 입자 크기 분포는 63 내지 5000μm, 바람직하게는 100 내지 3000μm, 특히 100 내지 1400μm이며, 약 90%가 100μm 초과의 입자 크기 분획을 갖는다.
입자 크기가 63μm 미만인 비율은 일반적으로 최대 2%, 바람직하게는 1%이고, Dr. Groschopp의 분진 분획은 1% 미만, 바람직하게는 0.5% 미만이다.
본 발명에 따른 과립 물질을 제조하기 위한 또다른 방법은 유동층(fluidised bed)에서 과립화하는 것이다. 이 경우, 나트륨 메티오니네이트 용액을 분무시키고 사료 첨가 과립 물질을 형성하는 것은 단지 하나의 공정 단계로 수행된다. 사용되는 유동 반응기는 하나 이상의 파쇄 수단을 포함하여 입자 크기를 조절할 수 있다.
보다 덜 농축된 용액이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 포화된 메티오니네이트 용액이 사용된다.
정상 상태 조건하에서의 유동층의 중량 증가는 과립 물질의 연속적 회수에 의해 상쇄된다. 특정 모드의 작동에 의해 목적하는 입자 크기를 갖는 과립 물질을 배출관으로 부터 추출해낼 수 있으며, 이는 임의로 배출되는 동안 냉각대을 통과할 수 있다. 건조 챔버로 부터 건조 공기로 추출된 미세 분진을 분리시키고, 과립을 형성하기 위한 핵으로서 과립화 공정으로 돌려보낸다. 본 발명에 따른 과립 물질을 제조하는 동안, 유동층의 건조부내 온도는 일반적으로 100 내지 200℃이다.
온도 관리 및 임의의 유동층내 하나 이상의 파쇄 수단의 사용은 수득될 수 있는 입자 크기를 결정한다. 첨가제의 임의의 첨가와 함께 본 발명에 따라, 63 내지 5000μm, 바람직하게는 100 내지 3000μm, 특히 100 내지 1400㎛의 입자 크기 분포를 갖고 약 90%가 100μm 초과의 입자 크기를 갖는 바람직한 과립 물질이 생성된다. 사용되는 공기 양(공기의 유동 속도)에 따라, 한편으로는 과립 물질이 파괴되지 않고 다른 한편으로는 지정된 소입자 크기 이하의 미세 분진이 추출되는 방식으로 건조기가 고안된다.
이러한 방식으로 제조되는 과립 물질은 바람직하게는 구형으로 생성되며 벌크 밀도가 650 kg/m3초과, 바람직하게는 700 kg/m3초과이고, 분진 분획은 1% 미만, 바람직하게는 0.5% 미만이다 (Dr. Groschopp의 분진 시험).
예를들어 압출 (Bextruder)과 같은 다른 성형 공정이 본 발명에 따른 과립 물질을 제조하는데 임의로 사용될 수 있다. 이때 이러한 장치는 다른 공정과 시리즈로 연결될 수 있다. 따라서, 예를들어 연속식 및 배치 공정 모두에 대해 강력 혼합기를 Bextruder 및 유동층 건조기와 조합하여 사용할 수 있다.
제조되는 과립 물질의 취급 용이성을 개선시키기 위해, 메티오닌 염 용액을 규산질 물질을 기본으로 하는 첨가제의 존재하에 분무시키고 과립화시키는 것이 권장된다.
이들은 고열 특성 또는 5 내지 300 m2/g의 침전으로 제조되는 친수성 및 소수성 실리카, 바람직하게는 분무 건조된 실리카를 포함한다. 미분된 제올라이트, 예를들어 제올라이트 A 또는 벤토나이트를 또한 사용할 수 있다.
이들 첨가제는 분무되는 용액중에 현탁되거나, 바람직하게는 용액이 분무되고 임의로 과립화되는 장치내로 공기 스트림에 의해 도입될 수 있다.
기타 첨가제의 양은 과립화된 고체에 대해 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5중량%이다. 분명히, 이들 첨가제는 규산질 화합물에 첨가하여 동물 사료 재료에 사용하는데 허가된 바람직한 물질, 특히 지방산 및 이들의 염, 바람직하게는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함한다.
지방산은 특히 스테아르산 및 팔미트산 및 탄소수 16 내지 18의 지방산의 혼합물 또는 이들의 염을 포함한다.
비-과립화된 나트륨 메티오니네이트는 이의 흡습성 때문에 쉽게 케이크화되고 자유 유동성을 상실하는 반면, 본 발명에 따른 과립 물질을 사용하는 경우에는 놀랍게도 상기한 것이 발생하지 않는다. 거친 기후에 노출되는 경우에서 조차 자유 유동성을 유지하고 취급이 용이하며, 분무 건조된 분말과 비교하여, a) 자유 유동성 및 취급 용이성, b) 감소된 분진 함량, c) 거친 기후에 노출되는 경우에도 케이크화 경향의 감소 및 d) 높은 벌크 밀도의 특성면에서 분명히 개선점을 나타낸다.
분무 건조된 생성물은 7일 동안 55%의 상대 습도에서 저장된후 케이크화되는 반면, 본 발명에 따른 과립 물질은 자유 유동성을 유지하며 계량하기가 용이하다.
본 발명에 따른 방법은, 분무 건조기 또는 동등한 장치내 유입 온도가 100℃를 초과하는 경우에서 조차도 메티오니네이트의 분해가 발생하지 않는다는 예기치 못한 사실 때문에 수행될 수 있다.
예를들어 황변색의 존재에 의해 분명해지는 이들 화합물의 분해는, 알칼리 존재하에서의 이들 화합물의 공지된 불안정성 때문에 실제로 예측되었다.
또한, 처음으로 제조된 이들 과립 물질이 본 발명의 주제이다.
생성 공정의 유용한 개선 및 생성물 자체가 종속 청구항의 대상이다.
실험부
본 발명에 따른 과립 물질을 평가하기 위해, 다음의 시험이 수행된다.
1. 흡습성 시험
실온에서 흡습성을 평가하기 위해, 포화 용액(과량의 용질이 존재)을 사용하여 수개의 건조기(160mm)에 하기의 대기 습도가 설정된다:
55% 상대 습도: Ca(NO3)2·4H2O
76% 상대 습도: NaCl.
각각의 시험 물질 5g을 중량을 잰 병 (50mm)에 균일하게 분배시키고, 이러한 중량을 잰 병을 실온에서 건조기(목적하는 습도를 가짐)내에 개방시켜 저장한다. 1, 2, 3, 5 및 7일후, 중량을 잰 병을 건조기 밖으로 꺼내어 육안으로 관측하고 중량 증가를 기록한다. 일부 경우에서는 Karl-Fischer 역가를 이용하여 수분 함량을 측정할 수 있다.
2. 케이크화 시험
각각 특정 시험 물질 20g을 채우고 1.2kg의 적용 중량을 제공한 스크린 프린팅 패드를 상대 습도(포화된 염 용액을 사용하여 설정함, 상기 1 참조) 및 실온의 건조기에 놓는다. 3일후 이러한 공정으로 수득된 압축 생성물을 수평 회전식 롤러 시이브 (55rpm)에 조심스럽게 놓는다. 회전 시이브의 스위치를 켠후, 지정량(10g)의 연마가 롤러 시이브 위에서 발생된 연마 시간(초)을 측정한다(롤러 시이브 이하의 중량). 연마 시간이 더욱 짧을수록 케이크화 경향이 더욱 낮다.
3. Groschopp의 분진 측정
시험 물질 100g을 공급 펀넬(1)을 통해 진동 슈트(2)에 놓는다. 진동 슈트의 빈도는 분말이 펀넬로 서서히 균일하게 유동하도록 조절기를 통해 조절한다. 분말은 펀넬 아래에 놓인 시험 장치내의 내부 실린더(5)로 펀넬(3) 및 유입관(4)을 통해 떨어지고, 분진은 이러한 용기 밖의 외부 실린더(7)의 기저판(6)상으로 떨어진다(참조 도1).
분말의 첨가가 끝난후, 진동 슈트 및 펀넬에 남아있는 분말의 잔사를 브러쉬를 사용하여 시험 장치로 옮긴다. 5분을 기다린후, 광택을 낸 기저판에 침착된 분진을 모아 중량을 잰다. 분진 함량은 초기 중량에 대한 백분율로서 나타낸다.
분무 건조된 나트륨 메티오니네이트 (NaMet; Met: Na의 몰비=1:1)를 과립화 공정에 사용하며, 이때 메티오니네이트 용액은 활성 탄소로 예비-처리된다.
NaMet(분무 건조됨)에 대한 분석
벌크 밀도 (kg/m3) 500
압축 밀도 (kg/m3) 600
입자 크기 분포 (%)200μm 90% 초과
분진 분획 (%) 약 4
(Dr. Groschopp의 분진 시험, 도1:분진 시험 장치)
분무 건조된 생성물을 하기 조건에 따라 Eirich 혼합기에서 과립화한다 (표1):
Eirich 혼합기에서의 과립화 조건
생성물 과립 A 과립 B
사용된 NaMet(분무 건조됨)의 중량 [kg] 2.5 1.66(+83g 스테아르산, 첨가제로서)
과립화 액체의 용적 [ml] Liquimeth (60% Met) 530 390
유동기 속도 (rpm) 3000 3000
과립 물질의 일반적인 취급 특성을 점검하였다 (표2).
과립 물질의 취급 특성
생성물 과립 A 과립 B
벌크 밀도 (kg/m3) 740 800
압축 밀도 (kg/m3) 840 900
입자 크기 분포 (%)100μm 7 9
100 - 500μm 51 53
500 - 1000μm 23 23
1000 - 1400μm 6 5
1400 - 3150μm 9 8
3150 - 5000μm 4 2
분진 분획 (%) 0.2 0.1
분무 건조된 형태 및 과립 형태 각각에서 나트륨 메티오니네이트의 케이크화 경향 및 흡습성에 대한 자료는 각별히 관련된다 (표3).
다양한 생성물 형태를 비교하는 경우, 중량에 있어 매우 적은 증가(물의 흡수와 동일)가 과립 물질에서 나타난다는 것을 알 수 있다. 분무 건조된 생성물과 과립간의 차이는 55%의 상대 습도에서 특히 주목할 만하다. 76%의 상대 습도에서는 (비록 수치적 차이는 보다 적지만) 과립 형태의 육안 외양이 보다 양호하다.
약 18% 이하로 중량을 증가시키면 생성물상에 보다 두껍거나 보다 얇은 표면 외피가 생성된다. 과립 물질의 경우에는 유리 용기로 짧고 정확히 부는 것만으로도 자유 유동성 생성물을 얻기에 충분한 반면, 분무 건조된 분말은 자유 유동성 물질을 얻기 위해 풍화작용후에 파쇠해야 한다.
또한, 이러한 주관적인 효과는 케이크화 경향을 평가한 결과에 의해 확인된다(표3). 과립 형태의 나트륨 메티오니네이트의 낮은 케이크화 경향은 보다 짧은 연마 시간에 의해 확실히 입증된다.
분무 건조된 형태 및 과립 물질로서 나트륨 메티오니네이트의 케이크화 경향 및 흡습성
생성물 NaMet (분무 건조됨) 과립 A 과립 B
55%의 상대 습도
중량의 증가 (%)
1일후 8.4 5.8 4.0
2일후 11.8 6.7 4.6
3일후 12.1 7.1 5.3
4일후 11.4 7.7 5.4
5일후 13.4 7.8 5.6
케이크화 경향: 부식 시간 (s) 60 20 13
76%의 상대 습도
중량의 증가 (%)
1일후 12.4 10.1 8.9
2일후 17.7 13.6 11.4
3일후 23.6 15.0 14.5
4일후 25.7 26.3 24.7
5일후 31.0 33.6 31.2
케이크화 경향: 부식 시간 (s) 295 145 147

Claims (19)

  1. 메티오닌 염 용액을 과립 물질로 전환시킴을 특징으로 하여, 메티오닌 염을 기본으로 하는 자유 유동성 동물 사료 보충물을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 메티오닌 염 용액이 분무 건조되고 이러한 공정으로 수득된 분말이 과립화되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 메티오닌 염 용액이 유동층에서 동시에 분무 건조되고 과립화되는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 메티오닌 염 용액이 성형 공정, 임의로 압출에 의해 과립 물질로 전환되는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 메티오닌 염 용액이 분무 건조 및/또는 과립화되기 전에 활성 탄소로 처리되는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 메티오닌 염 용액이 규산질 물질을 기본으로 하는 첨가제의 존재하에서 분무 및/또는 과립화되는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 침전에 의해 제조되거나 고열 특성을 갖는 친수성 또는 소수성 실리카가 고체에 대해 0.1 내지 10중량%의 양으로 첨가제로서 사용되는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 미분된 제올라이트 또는 벤토나이트가 고체에 대해 0.1 내지 10중량%의 양으로 첨가제로서 사용되는 방법.
  9. 제6항에 있어서, 지방산 및/또는 이의 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속 염이 고체에 대해 0.1 내지 10중량%의 양으로 첨가제로서 사용되는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서, 메티오닌 기재에 대해 10 내지 70% 용액이 사용되는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 25 내지 50% 용액이 사용되는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항중 어느 한 항에 있어서, Na 및/또는 K 메티오니네이트 용액이 사용되는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 나트륨 메티오니네이트 용액이 사용되는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항중 어느 한 항에 있어서, 분무 건조후 벌크 밀도가 350 내지 500 kg/m3이고 분진 분획이 1 내지 5%인 분말이 수득되고 이것이 과립화되는 방법.
  15. 제1항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서, 분무 건조된 분말이 강력 전단 작용을 갖는 혼합기내에서 메티오닌 염의 포화 용액과 함께 과립화되는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 분말 대 메티오니네이트의 포화 용액의 중량비가 고체 물질에 대해 1:0.01 내지 1:0.5의 범위인 방법.
  17. 제1항 내지 제16항중 어느 한 항에 있어서, 과립화가 임의로 삽입된 파쇄 수단을 갖는 유동층에서 수행되는 방법.
  18. 제1항 내지 제17항중 어느 한 항에 있어서, 압출 성형 공정이 임의로 강력 혼합기 또는 유동층 건조기와 조합하여 과립화 물질을 수득하는데 사용되는 방법.
  19. a) 벌크 밀도가 650kg/m3초과이고,
    b) 입자 크기 분포가 63 내지 5000μm이며,
    c) 분진 함량이 1% 미만임을 특징으로 하는, 자유 유동성 메티오니네이트 과립 물질.
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