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Dokumentenidentifikation DE102006001554A1 12.07.2007
Titel Micropellets für die Herstellung von Tiernahrungspellets
Anmelder IPC Process-Center GmbH & Co., 01277 Dresden, DE
Erfinder Kempe, Wolfgang, 01169 Dresden, DE;
Nagel, Gunnar, 01237 Dresden, DE;
Englisch, Wolfram, 01728 Bannewitz, DE;
Dittmann, Jörg, 01936 Königsbrück, DE
Vertreter PFENNING MEINIG & PARTNER GbR, 01217 Dresden
DE-Anmeldedatum 05.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006001554
Offenlegungstag 12.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.07.2007
IPC-Hauptklasse A23K 1/00(2006.01)A, F, I, 20060105, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft Mikropellets, die aktive Additive und insbesondere Enzymproteine enthalten. Mit ihnen können Tiernahrungspellets hergestellt werden, in denen die vorab in Mikropellets hochkonzentriert enthaltenen Additive bei der Pelletierung homogen verteilt werden können. Es ist dabei Aufgabe der Erfindung, Mikropellets für die Herstellung von Tiernahrungspellets zur Verfügung zu stellen, die problemloser herstellbar sind und die einen geringeren Aktivitätsverlust von enthaltenem Additiv auch nach der Herstellung von Pellets aufweisen. Neben mindestens einem aktiven Additiv, dessen Anteil bevorzugt bei mindestens 20 Masse-% liegen soll, sind dabei die einzelnen Mikropellets mit einer langkettigen Fettsäure, deren Anteil ebenfalls mindestens 25 Masse-% betragen soll, und außerdem mit einem Zuckerester gebildet. Das Zuckerester soll mit einem Anteil von mindestens 0,3, bevorzugt mit 0,5 bis 3 Masse-% enthalten sein. Zusätzlich können weitere Komponenten, wie z. B. ein Restwasseranteil, ein organischer Binder oder Farbstoff u. a. m. enthalten sein.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Micropellets, die aktive Additive und insbesondere Enzymproteine enthalten. Mit ihnen können Tiernahrungspellets hergestellt werden in denen die vorab in Micropellets hochkonzentriert enthaltenen Additive bei der Pelletierung homogen verteilt werden können.

Neben anderen Additiven, wie z.B. Vitaminen, Antioxidanten, Farbstoffen, trifft dies besonders auf Enzyme zu.

Letztgenannte sind aber sehr temperaturempfindlich und können bei höheren Temperaturen an Aktivität bis hin zum Totalverlust verlieren. Dabei wirkt sich auch Feuchtigkeit insbesondere in Kombination mit höheren Temperaturen nachteilig aus.

Bei der Herstellung von Tiernahrungspellets wird aber mit Wasserdampf gearbeitet, so dass eine Reduzierung bzw. der Totalverlust an Aktivität ein erhebliches ökonomisches Problem darstellen.

Es sollten daher Vorkehrungen getroffen werden, um die eingesetzte(n) Additive vor dem Temperatur- und/oder Feuchtigkeitseinfluss schützen zu können. Dadurch soll auch nach der Herstellung von Tiernahrungspellets die gewünschte Wirkung weitestgehend entfaltet werden können.

Dabei sollte der Anteil an aktivem Additiv in den einzelnen Micropellets möglichst konstant sein und dies auch nach der Herstellung von Pellets beibehalten sein.

Üblicherweise erfolgt zumindest ein Teil der Herstellung solcher Micropellets mit einer an sich bekannten Wirbelschichttechnik, bei der mit flüssigem Medium gearbeitet wird. Hierbei bereiten organische Komponenten, insbesondere in Verbindung mit Wasser Probleme. So lassen sich Fette und Öle nur schwer in Wasser gleichmäßig verteilen, wobei auch die jeweiligen Temperaturen einen erheblichen Einfluss ausüben können. So liegen viele Fette bereits bei Temperaturen unter 50 bis 40 °C in fester Phase vor und werden dementsprechend bei einer Abkühlung fest. Dadurch kann es zu Entmischungen aus einer wässrigen Emulsion oder gar zur Ausbildung von festen Anhaftungen in Behältnissen oder anderen Elementen von Verarbeitungsanlagen, wie z.B. Ventilen oder Düsen kommen. Dies macht einen erheblichen Reinigungsaufwand erforderlich und führt zu unerwünschten Verlustzeiten, so dass dann die Verfügbarkeit der Anlagentechnik nicht immer gegeben ist.

Außerdem bereitet es mit den bekannten Lösungen Probleme, eine enge Partikelgrößenverteilung, bei kleinen Durchmessern und eine möglichst präzise Sphärizität einhalten zu können.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Micropellets für die Herstellung von Tiernahrungspellets zur Verfügung zu stellen, die problemloser herstellbar sind und die einen geringeren Aktivitätsverlust von enthaltenem Additiv auch nach der Herstellung von Pellets aufweisen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen können mit in den untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.

Neben mindestens einem aktiven Additiv, dessen Anteil bevorzugt bei mindestens 20 Masse-% liegen soll, sind die einzelnen Micropellets mit einer langkettigen Fettsäure, deren Anteil ebenfalls mindestens 25 Masse-% betragen soll, und außerdem mit einem Zuckerester gebildet. Das Zuckerester soll mit einem Anteil von mindestens 0,3, bevorzugt mit 0,5 bis 3 Masse-% enthalten sein. Zusätzlich können weitere Komponenten, wie z.B. ein Restwasseranteil, ein organischer Binder oder Farbstoff u.a.m. enthalten sein.

Dabei kann der Aufbau erfindungsgemäßer Micropellets in Abhängigkeit vom jeweiligen Vorgehen bei der Herstellung beeinflusst sein.

So kann ein Kern von einer Beschichtung umschlossen sein. Der Kern kann allein aus aktivem Additiv oder aber mit in einer Matrix eingebettetem Additiv gebildet sein. Eine solche Matrix kann neben Additiv auch die jeweilige Fettsäure und ein Zuckerester enthalten oder aus diesen beiden Komponenten gebildet sein.

Bevorzugt soll ein Zuckerester einer Saccharose mit 1 bis 3 Molekülen Fettsäure, enthalten sein, das für Lebensmittel unbedenklich ist und zur Gruppe E 473 zählt. Es kann sich dabei um das Zuckerester der Fettsäure handeln, die ebenfalls in Micropellets enthalten ist.

Bevorzugte langkettige Fettsäuren sind Stearin- und Palmitinsäure.

Die erfindungsgemäßen Micropellets sollten eine Partikelgröße im Bereich von 50 bis 1000 &mgr;m, bevorzugt kleiner 500 &mgr;m, besonders bevorzugt eine Größe im Bereich 250 bis 350 &mgr;m aufweisen.

Vorteilhaft für die Verarbeitung und Lagerung kann zusätzlich ein organischer Binder enthalten sein. Dieser verbessert z.B. die Abriebfestigkeit und kann ein Aneinanderhaften verhindern. Hierfür sind modifizierte Cellulosen, Polyvinylalkohole, Polyvinylpyrrolidone, oder insbesondere Methylcellulosen geeignet.

Die nach der Granulation erstarrte Fettsäure bildet einen Schutz der/des Additive(s) gegen Umwelteinflüsse, wie z.B. Feuchtigkeit und Sauerstoff. Es kann damit aber noch ein weiterer vorteilhafter Effekt bei der Pelletierung erreicht werden. Die erstarrte Fettsäure vollzieht einen Phasenübergang beim Erreichen ihrer Schmelztemperatur und es wird somit Energie erforderlich, was temporär zu einer deutlich verringerten Temperaturerhöhung oder gar keiner weiteren Temperaturerhöhung führt. Gleichzeitig mit dem Feuchtigkeitsschutz kann so auch der negative Temperatureinfluss auf das/die Additiv(e) bei der Pelletierung reduziert und dadurch die Aktivität beibehalten, zumindest jedoch deutlich weniger reduziert werden, als dies beim Stand der Technik der Fall ist.

Nach Unterschreitung der Schmelztemperatur erstarrt die Fettsäure wieder und bleibt in den fertigen Tiernahrungspellets enthalten, so dass auch die Schutzfunktion wieder erfüllt werden kann. Außerdem sind die in Rede stehenden Fettsäuren durchaus verstoffwechselbar und in dieser Art und Menge physiologisch als unbedenklich anzusehen.

Die Erfindung kann außerdem weitergebildet werden, indem mindestens ein weiterer Stoff bzw. ein Stoffgemisch eingesetzt wird, der/das ebenfalls eine Phasenumwandlung im kritischen, bei der Herstellung von Tiernahrungspellets auftretenden Temperaturbereich vollzieht. Dabei sollte die Phasenumwandlungstemperatur möglichst höher, zumindest aber eine andere sein, als die der Fettsäure. Hierfür können Salzhydrate, ein einen eingelagerten Kristallwasseranteil aufweisendes Carbonat, Phosphat, Citrat, Acetat, Sulfat, ein Zeolith und/oder ein Metalloxid eingesetzt werden. Diese sollten einen Phasenübergang im Temperaturbereich zwischen 30 und 130 °C vollziehen können.

Ein solcher Stoff kann Bestandteil der Matrix sowie der Beschichtung sein. Mit ihm kann aber auch eine gesonderte Schicht um einen Kern, eine Barriereschicht oder eine äußere Hülle gebildet werden. Es können auch mehrere solcher Schichten gebildet werden.

In jedem Fall sollte aber eine Schicht oder Beschichtung eine vollflächige, vollständig geschlossene Schicht sein, die um einen Kern ausgebildet ist.

Allein oder zusätzlich kann eine Hüllschicht radial außen ausgebildet sein. Diese sollte aus oder auch mit einem hydrophoben Stoff oder Stoffgemisch gebildet sein.

Eine solche Hüllschicht kann aus oder mit einem Salz einer Fettsäure, insbesondere von Palmitin- oder Stearinsäuere, wie z.B. Magnesiumstearat, Calziumstearat bzw. Wasserglas, das/die physiologisch unbedenklich sein sollte(n), ausgebildet werden. So können Micropellets weiter vor Feuchtigkeit geschützt, der Abrieb weiter reduziert und ein Anhaften oder Verklumpen vermieden werden, so dass die Verarbeitbarkeit und eine homogene Verteilung bei der Pelletierung verbessert werden kann.

Nachfolgend soll auf Möglichkeiten für die Herstellung erfindungsgemäßer Micropellets eingegangen werden.

Dabei kann eine wässrige Emulsion aus langkettiger Fettsäure und Zuckerester bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Fettsäure hergestellt werden. Dies kann ständig gerührt werden, so dass eine über das Volumen gleichmäßige Konsistenz aufrechterhalten wird.

In einer ersten Alternative kann der Emulsion zusätzlich ein oder mehrere aktive Additive zugegeben werden. Eine solche Emulsion kann dann mittels eines Wirbelschichtverfahrens granuliert werden. Die so erhaltenen Micropellets sind in Form eines in einer Matrix eingebetteten Additivs ausgebildet und können so weiterverarbeitet werden.

Sie können aber auch als Kern in einem Micropellet fungieren, der nachfolgend mit mindestens einer Beschichtung oder mehreren Schichten überzogen werden kann. Eine Beschichtung kann wieder aus einer wässrigen Emulsion, in der Fettsäure und Zuckerester enthalten sind, durch beispielsweise Aufsprühen in Wirbelschichttechnik ausgebildet werden.

Andere Stoffe oder Stoffgemische können analog bevorzugt nachfolgend aufgebracht werden.

In der Emulsion kann zusätzlich und bevorzugt Methylcellulose, als organischer, wasserlöslicher Binder, gelöst worden sein. Diese verbessert die Verarbeitbarkeit bei der Herstellung der Micropellets oder der Ausbildung einer Beschichtung auf einem Kern.

Insbesondere die Fettsäure in Verbindung mit dem Zuckerester verbessern die Verarbeitbarkeit erheblich. Es kommt erst bei Temperaturen unterhalb von 30 °C zu ersten Problemen durch Anhaftungen in den Fertigungsanlagenkomponenten, so dass Ausfallzeiten wegen erforderlicher Reinigung reduziert werden können. Auch eine vollständige Reinigung ist erheblich leichter möglich. Es kann auf herkömmliche, ohnehin vorhandene Anlagentechnik bei der Herstellung zurückgegriffen werden und auf Modifizierungen an einer vorhandenen Anlage verzichtet werden.

Die Micropellets können in enger Partikelgrößenverteilung hergestellt werden, so dass auf eine Klassierung verzichtet werden kann.

Die enthaltenen Additive behalten ihre Aktivität weitestgehend, so dass z.B. Micropellets mit sehr hoher entsprechend gewünschter Enzymaktivität zur Verfügung gestellt werden können, die auch nach der Pelletierung noch gegeben ist. Es lassen sich Aktivitäten von bis zu 50.000 FTU für Phytase einhalten. Die Aktivität kann aber auch auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden, zumindest jedoch eine Aktivität in einem engen Aktivititätsintervall eingehalten werden. Dabei wird die Phytaseaktivität als Wert der Substratfreisetzung 1 &mgr;mol des Phosphats pro Minute ausgehend von 5,1 &mgr;mol an Phosphat pro Minute von einem Natriumphytat bei 37 °C und einem pH-Wert von 5,5 definiert.

Nachfolgend soll die Erfindung an Hand von Beispielen weiter erläutert werden.

Beispiel 1:

Dabei sollen 5 kg Emulsion für die Herstellung von Micropellets 1975 g Wasser, 1500 g Palmitinsäure und 25 g Palmitinsäureester in ein beheizbares Rührgerät gegeben, bei 70 °C intensiv verrührt und die Palmitinsäure emulgiert werden.

In diese Emulsion werden 1500 g einer 10 %-igen wässrigen Lösung von Methylcellulose gegeben, weiter gerührt und dabei homogen verteilt.

Die fertige Emulsion kann dann für die Ausbildung einer Beschichtung in eine Wirbelschicht eingesprüht werden, so dass die Beschichtung aus im Wesentlichen Palmitinsäure, Palmitinsäureester und Methylcellulose auf Kernen, die in der Wirbelschichtanlage bearbeitet werden können, ausgebildet werden kann. Das Einsprühen kann mit einer Temperatur der Emulsion unterhalb von 70 °C, bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich 30 bis 40 °C erfolgen.

Die Kerne können aus bzw. mit Phytase gebildet sein.

Die fertigen Micropellets hatten eine mittlere Partikelgröße von 400 &mgr;m und wiesen eine Enzymaktivität von 45.000 FTU auf.

Die Beschichtung war mit ca. 89,5 Masse-% Palmitinsäure, ca. 9 Masse-% Methylcellulose und ca. 1,5 Masse-% Palmitinsäuerester und einer Restfeuchte von kleiner 10 % gebildet.

Phytase kann aber auch bereits der vorab beschriebenen Emulsion mit 5 kg Masse und einem Feststoffanteil von ca. 30 % zugegeben und darin homogen verteilt werden, so dass beim Versprühen der Emulsion in einer Wirbelschicht das Enzym, als aktives Additiv in einer entsprechenden Matrix eingeschlossen bzw. enthalten ist. So hergestellte Micropellets erreichten einen Anteil von ca. 47 Masse-% Palmitinsäure, ca. 47 Masse-% Phytase, ca. 4,8 Masse-% Methylcellulose und ca. 0,8 Masse-% Palmitinsäuereester.

Nachfolgend können, wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erwähnt, mindestens eine weitere Schutz- oder Hüllschicht aufgebracht werden.

Micropellets mit aktivem Additiv, die bereits beschichtet sind, wobei solche Schichten, wie die beschriebenen Barriere- oder Hüllschichten auf Kernen ausgebildet worden sind, können in einer Wirbelschicht auch mit der Emulsion, wie sie am Anfang definiert worden ist, ohne aktives Additiv überbeschichtet werden. Eine solche Überbeschichtung kann mindestens ca. 15 Masse-% erreichen.


Anspruch[de]
Micropellets für die Herstellung von Tiernahrungspellets, bei dem die Micropellets mit mindestens 25 Masse-% einer langkettigen Fettsäure und mindestens 0,3 Masse-% eines Zuckeresters gebildet sind. Micropellets nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 20 Masse-% mindestens eines aktiven Additivs enthalten sind. Micropellets nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Additiv ein Enzymprotein ist. Micropellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Additiv einen Kern bildet oder mit dem aktiven Additiv ein Kern gebildet ist, der von einer mit Fettsäure und Zuckerester gebildeten Beschichtung umschlossen ist. Micropellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Additiv in einer mit Fettsäure und Zuckerester gebildeten Matrix eingebettet ist. Micropellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Palmitin- und/oder Stearinsäure enthalten ist. Micropellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Micropellets eine Partikelgröße von 50 bis 1000 &mgr;m aufweisen. Micropellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass zusätzlich eine Methylcellulose, eine modifizierter Cellulose, ein Polyvinylalkohol und/oder ein Polyvinylpyrrolidon mit einem Anteil von mindestens 3 Masse-% enthalten ist/sind. Micropellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung in Form einer vollflächigen, vollständig geschlossenen Schicht um Kerne ausgebildet ist. Micropellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit mindestens einem weiteren Stoff und/oder Stoffgemisch, der/die eine Phasenumwandlung bei unterschiedlichen Phasenumwandlungstemperaturen vollzieht, gebildet ist. Micropellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus zwei oder mehr übereinander gebildeten Schichten gebildet ist, und die Schichten aus unterschiedlichen Stoffen oder Stoffgemischen gebildet sind. Micropellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit einem weiteren Stoff oder Stoffgemisch ausgewählt aus einem Salzhydrat, einem einen eingelagerten Kristallwasseranteil aufweisenden Carbonat, Phosphat, Citrat, Acetat, Sulfat, einem Zeolith und/oder Metalloxid gebildet ist. Micropellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Beschichtung eine weitere Hüllschicht eines hydrophoben Stoffes oder Stoffgemisches ausgebildet ist. Micropellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Oberfläche des Kerns und der Beschichtung eine aus einem hydrophoben Stoff oder Stoffgemisch gebildete Barriereschicht ausgebildet ist. Micropellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrophobe Stoff oder ein solches Stoffgemisch ein Salz einer Fettsäure ist oder dieses enthält. Micropellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrophobe Stoff oder ein solches Stoffgemisch Magnesiumstearat, Calziumstaerat, und/oder Wasserglas ist oder einen solchen Stoff enthält.






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