ФЕРМЕНТСОДЕРЖАЩИЙ ГРАНУЛИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ, ГРАНУЛИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ, ПРИГОДНЫЙ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ КОРМА ДЛЯ ЖИВОТНЫХ, И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМА ДЛЯ ЖИВОТНЫХ НА ОСНОВЕ ГРАНУЛИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА, КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ГРАНУЛИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА, ПРИГОДНАЯ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ КОРМА ДЛЯ ЖИВОТНЫХ Российский патент 2005 года по МПК A23K1/165 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к составу из ферментов, предпочтительно пищевых ферментов, в гранулированном материале, содержащем углевод (например, крахмал), и к способам получения такого содержащего фермент гранулированного материала. Этот (съедобный) гранулированный материал можно затем использовать в корме для животных.

Известный уровень техники

Применение различных ферментов в корме для животного, например, для крупного рогатого скота, стало почти повсеместной практикой. Эти ферменты обычно продуцируются культивируемыми микроорганизмами в больших ферментерах при промышленном производстве ферментов. В конце ферментации результирующий бульон обычно подвергают ряду стадий фильтрования для отделения биомассы (микроорганизмов) от желаемого фермента (остающегося в растворе). Раствор фермента продается затем либо в виде жидкости (часто после добавления различных стабилизаторов), либо доводится до сухого состава.

Жидкие и сухие составы из ферментов применяют в промышленном масштабе в пищевой промышленности. Жидкие составы можно добавлять к пище после гранулирования для того, чтобы избежать тепловой инактивации фермента(тов), которая должна наступить в процессе гранулирования. Однако количество фермента в конечном пищевом продукте обычно очень мало, что затрудняет достижение гомогенного распределения фермента в пищевом продукте, и, как известно, жидкости смешивать труднее, чем даже сухие ингредиенты. Кроме того, для добавления жидкостей в пищевой продукт после гранулирования требуется специализированное (дорогое) оборудование, которое не является легкодоступным для большинства пищевых предприятий (из-за высокой цены).

С другой стороны, сухие составы из фермента(тов) невыгодны из-за тепловой инактивации ферментов в процессе гранулирования. Предпочтительные схемы производства в пищевой индустрии включают гранулирование под паром, когда пища подвергается воздействию пара перед гранулированием. На последующей стадии гранулирования пищу прессуют через матрицу или фильеру и полученные полоски режут на подходящие гранулы варьирующей длины. Содержание влаги непосредственно перед грануляцией составляет обычно между 18% и 19%. В течение этого процесса температура может повышаться до 60-95° С. Сочетание действия высокой влажности и высокой температуры губительно для большинства ферментов. С этими недостатками сталкиваются также при других способах термомеханической обработки, таких как экструзия и вальцовка.

В процессе исследования и преодоления этих проблем патент ЕР-А-0257996 (Cultor Ltd) предполагает, что стабильность ферментов при получении пищевого продукта может быть увеличена с помощью получения ферментного "премикса", в котором раствор, содержащий ферменты, абсорбируют на частицы носителя, состоящего из муки, и премикс затем гранулируют и сушат. Однако эти премиксы на основе муки не подходят для мягких способов превращения (тестообразного премикса) в гранулы, таких как экструзия при низком давлении или гранулирование в высокоскоростных ножевых аппаратах из-за клейкого характера премиксов на основе муки.

Различные производители ферментов разработали альтернативные способы приготовления составов для улучшения стабильности сухих ферментных продуктов при гранулировании (брикетировании) и хранении.

Патент ЕР-А-0569468 (Novo Nordisk) описывает состав, состоящий из содержащего фермент "Т-гранулированного материала", который покрыт воском с высокой точкой плавления или жиром, который, как утверждают, увеличивает устойчивость к условиям брикетирования. Гранулированный материал получают путем смешивания сухого неорганического носителя (например, сульфата натрия) с раствором фермента в высокоскоростном грануляторе. Патент ЕР-A-0569468 указывает на то, что любой благоприятный эффект покрытия в отношении стабильности при брикетировании специфичен для типа покрытия гранулированного материала, который в этом случае базируется на носителе на основе сульфата натрия. Однако абсорбционная способность этих носителей (сульфата натрия) намного ниже, чем таких носителей, как мука, которая является нежелательной, если возникает потребность в получении более концентрированного содержащего фермент гранулированного материала.

Кроме того, гранулированный материал имеет широкое распределение частиц по размеру, что затрудняет достижение в нем однородной концентрации фермента. Более того, биологическая доступность фермента для животного снижается при покрытии воском или жиром.

Патент WO-A-97/16076 (Novo Nordisk) описывает также применение восков и других нерастворимых в воде веществ в частицах, но здесь они применяются в качестве материала матрицы.

Таким образом, существует необходимость в создании стабильных составов из ферментов, которые основываются на носителе, который пригоден для способов грануляции, отличных от брикетирования, и который может иметь высокую абсорбционную способность.

Описание изобретения

В первом варианте настоящего изобретения предлагается способ получения гранулированного материала, содержащего фермент, который пригоден для применения в корме для животных, причем способ включает обработку фермента, твердого носителя, включающего по меньшей мере 15% (вес/вес) съедобного углеводного полимера, и воды в соответствующих относительных количествах, для получения гранул, содержащих фермент, и последующего высушивания гранул. Содержащий фермент гранулированный материал, получаемый этим способом (что составляет второй вариант изобретения, который также охватывает гранулированный материал, включая сухие гранулы, образованные из фермента и твердого носителя, который включает по меньшей мере 15% (вес/вес) съедобного углеводного полимера), разрешает или по меньшей мере уменьшает проблемы, с которыми сталкивались ранее.

Таким образом, в изобретении могут быть предложены способы получения составов из ферментов в форме гранулированного материала, в которых в качестве носителя используется углевод. Носитель может быть в форме частиц или в форме порошка. Предпочтительно, чтобы предоставлялись фермент и вода в качестве содержащей фермент жидкости (предпочтительно водной), такой как раствор или кашица, которые можно смешивать с твердым носителем и которые могут давать возможность абсорбироваться на носителе. В течение или после смешивания содержащую фермент жидкость и носитель перерабатывают в гранулированный материал, который можно затем последовательно сушить. Применение углеводного носителя может позволить абсорбироваться большому количеству содержащей фермент жидкости (и, следовательно, ферменту). Смесь можно применять для формирования пластичных паст или неэластичного теста, которое легко может быть переработано в гранулы, например, при продавливании. Пригоден неволокнистый носитель, что позволяет легче провести грануляцию: волокнистые материалы могут препятствовать грануляции при экструзии.

Существует большое количество полученных ранее данных, которые относятся к гранулам, содержащим различные ферменты, но эти результаты используют в детергентах, часто в композициях для стирки. Напротив, в настоящей заявке найдено применение в кормах для животных, и по этой причине гранулированный материал изобретения является съедобным (для животных) и предпочтительно также перевариваемым. Следовательно, не будет неожиданностью, что гранулированный материал, гранулы и композиции изобретения не содержат мыла, детергентов и отбеливателя или отбеливающих соединений, цеолитов, связующих средств, наполнителей (TiO₂, каолина, силикатов, талька и т.д.), названных только частично.

Съедобный углеводный полимер должен быть выбран так, чтобы он был съедобен для того животного, для которого предназначается корм, и предпочтительно, чтобы он также переваривался. Полимер предпочтительно включает глюкозу (например, глюкозосодержащий полимер) или (С₆Н₁₀O₅)_n звенья. Предпочтительно, чтобы углеводный полимер включал α -D-глюкопиранозные единицы, амилозу (линейный (1→ 4) полимер α -D-глюкана) и/или амилопектин (разветвленный D-глюкан с α -D-(1→ 4) и α -D-(1→ 6) связями). Предпочтительным углеводным полимером является крахмал. Другие пригодные, содержащие глюкозу полимеры, которые могут быть применены вместо или в дополнение к крахмалу, включают α -глюканы, β -глюканы, пектин (такой, как протопектин) и гликоген. Также охватываются производные этих углеводных полимеров, такие как их простые и/или сложные эфиры, хотя желатинизированного крахмала лучше избегать и, таким образом, он может не присутствовать. Пригоден углеводный полимер, нерастворимый в воде.

В описываемых здесь примерах применяют кукурузный, картофельный и рисовый крахмал. Однако равно пригодным является крахмал, полученный из других источников (например, растительных, таких как овощи или сельскохозяйственные культуры), таких как тапиока, кассава, пшеница, маис, саго, рожь, овес, ячмень, ямс, сорго или маранта. Сходно в изобретении можно применять как природный, так и модифицированный (например, декстрин) типы крахмала. Предпочтительно, чтобы углевод (например, крахмал) содержал мало или не содержал белка, например, менее 5% (вес/вес), например менее 2% (вес/вес), предпочтительно менее 1% (вес/вес).

Независимо от типа крахмала (или другого углеводного полимера) он должен находиться в такой форме, которая позволяет употреблять его в корме для животных, другими словами, в съедобной или перевариваемой форме.

По меньшей мере 15% (вес/вес) твердого носителя может составлять углеводный полимер (такой как крахмал). Предпочтительно, однако, чтобы по меньшей мере 30% (вес/вес) твердого носителя составлял углевод, оптимально по меньшей мере 40% (вес/вес). Выгодно, чтобы основным компонентом твердого носителя был углевод (например, крахмал), например, более 50% (вес/вес), предпочтительно по меньшей мере 60% (вес/вес), пригодно по меньшей мере 70% (вес/вес) и оптимально по меньшей мере 80% (вес/вес). Эти весовые проценты рассчитаны на основе суммарного веса неферментных компонентов в конечном сухом гранулированном материале.

В способе изобретения фермент и вода могут присутствовать в одной и той же композиции до контакта с твердым носителем. В этой связи изобретение может предоставлять содержащую фермент водную жидкость. Эта жидкость может быть в виде раствора или кашицы, которая является результатом процесса ферментации или его производным. Обычно этот процесс ферментации является единственным, в котором продуцируется фермент. В результате процесса ферментации может получаться бульон, который содержит микроорганизмы (которые продуцируют желаемый фермент) и водный раствор. Этот водный раствор, однажды отделенный от микроорганизмов (например, путем фильтрации), может быть содержащей фермент водной жидкостью, применяемой в изобретении. Таким образом, в предпочтительных вариантах содержащей фермент водной жидкостью является фильтрат.

Количество содержащей фермент жидкости (и, таким образом, фермента), которое может быть абсорбировано на носителе обычно ограничено количеством воды, которая может быть абсорбирована. Для природного гранулированного крахмала оно может варьировать между 25-30% (вес/вес) без применения повышенных температур (которые вызывает набухание крахмала). На практике процентное количество ферментативной жидкости, добавляемой к углеводу, часто бывает намного большим, чем указанное, потому что содержащая фермент жидкость обычно содержит значительное количество твердых веществ. Раствор фермента может содержать приблизительно 25% (вес/вес) твердых веществ, в результате чего углевод (например, крахмал) и раствор фермента могут быть смешаны в отношении углевод: раствор фермента от 0,5:1 до 2:1, например, от 1,2:1 до 1,6:1, что составляет соотношение приблизительно 60% (вес/вес) : 40% (вес/вес), соответственно. Предпочтительно, чтобы количество жидкости, добавляемой к твердому носителю, было таким, чтобы (по существу) вся вода в (водной) жидкости абсорбировалась углеводом, присутствующим в твердом носителе.

При повышенных температурах крахмал и другие углеводные полимеры могут абсорбировать намного большие количества воды при набухании. По этой причине желательно, чтобы углеводный полимер был способен абсорбировать воду (или содержащие фермент водные жидкости). Например, кукурузный крахмал может абсорбировать воду, до трех раз превышающую его по весу при 60° С и до десяти раз при 70° С. Применение повышенных температур для того, чтобы абсорбировать большее количество содержащей фермент жидкости, охватывается, таким образом, настоящим изобретением и действительно особенно предпочтительно при работе с термостабильными ферментами. Для этих ферментов, следовательно, смешивание твердого носителя и жидкости (или фермента и воды) может быть проведено при повышенных температурах (например, при температуре, более высокой, чем окружающая среда), такой как выше 30° С, предпочтительно выше 40° С и оптимально выше 50° С. В противоположном варианте или в дополнение к этому при этой температуре можно предусмотреть жидкость.

Однако, в целом, предпочтительны состояния без набухания при более низких (например, при температуре окружающей среды) температурах. Это может свести к минимуму потерю активности, возникающую из-за нестабильности (термочувствительности) ферментов при более высоких температурах. Подходящая температура при смешивании фермента и воды составляет от 20 до 25° С.

Механическая переработка, применяемая в настоящем изобретении для превращения смеси фермента, воды (например, содержащей фермент жидкости) и твердого носителя в гранулы (другими словами для грануляции), может проводиться с помощью известной технологии, часто применяемой в процессах получения составов для пищи, кормов и ферментов. Она может включать вальцовку, экструзию, скатывание, брикетирование, высокоскоростное гранулирование, барабанное гранулирование, агломерацию в псевдоожиженном слое или их сочетание. Эти процессы обычно характеризуются подачей механической энергии, такой как движение шнека, вращение смешивающего механизма, давление вальцового механизма аппарата для брикетирования, движение частиц в агломераторе с псевдоожиженным слоем с помощью пластины с вращающимся дном или движением частиц с помощью газового потока, или их сочетанием. Эти процессы позволяют твердому носителю (например, в форме порошка) смешиваться с ферментом и водой, например, с содержащей фермент жидкостью (водным раствором или кашицей), и таким образом в последствии гранулироваться.

Альтернативно твердый носитель можно смешивать с ферментом (например, в форме порошка), к которому затем добавляют воду, так же, как жидкость (или кашицу, которая может действовать в качестве гранулирующей жидкости).

В еще одном варианте изобретения гранулированный материал (например, агломерат) образуется путем распыления содержащей фермент жидкости на носитель или покрытия ею носителя, как это происходит в агломераторе с псевдоожиженным слоем. В этом случае полученные гранулы могут включать агломерат, как это может быть получено в агломераторе с псевдоожиженным слоем.

Предпочтительно, чтобы смешивание содержащей фермент жидкости и твердого носителя дополнительно включало перемешивание смеси. Это может улучшать пластичность смеси в целях ускорения грануляции (например, экструзии).

Если гранулированный материал образуется с помощью экструзии, ее предпочтительно выполнять при низком давлении. Это может давать преимущества, поскольку температура смеси, подвергаемой экструзии, не будет изменяться или только слегка увеличится. Экструзия при низком давлении включает экструзию в сетчатом или однофильерном экструдере Fuji Paudal. Предпочтительно, чтобы экструзия не приводила к тому, что температура продавливаемого материала поднималась выше 40° С. При экструзии гранулы можно получать естественным образом (гранулы могут отламываться после прохождения через фильеру) или можно применять их разрезание.

Подходящие гранулы должны содержать воду в количестве от 30 до 40%, так же, как от 33 до 37%. Содержание фермента предпочтительно составляет от 3 до 15, например, от 5 до 12% (например, по меньшей мере 50000 млн^-1).

Полученные гранулы могут подвергаться округлению (например, с помощью скатывания) в таком аппарате, как аппарат для придания сферической формы, например MARUMERISER™ и/или прессованию. Гранулам можно придать сферическую форму до высушивания, так как это может снизить образование пыли в конечном гранулированном материале и/или может облегчить любое покрытие гранулированного материала.

Гранулы можно затем сушить так, как это делается в сушилке с псевдоожиженным слоем, или в случае агломерации в псевдоожиженном слое можно немедленно сушить (в агломераторе) для получения (твердого сухого) гранулированного материала. Специалистами в этой области могут быть применены другие известные способы для высушивания гранул в пищевой промышленности, производстве кормов или ферментов. Пригоден текучий гранулированный материал.

Высушивание предпочтительно проводят при температуре от 25 до 60° С, также от 30 до 50° С. В этом случае высушивание может продолжаться от 10 минут до нескольких часов, например, от 15 до 30 минут. Требуемый интервал времени, конечно, должен зависеть от количества высушиваемых гранул, но в качестве ориентира он составляет от 1 до 2 секунд на кг гранул.

После высушивания гранул полученный гранулированный материал предпочтительно характеризуется содержанием воды от 3 до 10%, таким как от 5 до 9%.

Для гранулированного материала может быть применено покрытие для придания дополнительных (например, преимущественных характеристик или свойств, таких как низкое содержание пыли, окраска, защите фермента от воздействия окружающей среды, активности различных ферментов в одной грануле или их сочетание. Гранулы могут быть покрыты жиром, воском, полимером, солью, мазью и/или более жидкой мазью или покрытием (например, жидким), содержащим (второй) фермент, или их сочетанием. Должно быть очевидным, что могут применяться несколько желаемых слоев (различных) покрытий. Большое число известных способов пригодно для нанесения покрытия(тий) на гранулированный материал, которые включают применение псевдоожиженного слоя, высокоскоростного гранулятора, смешивающего гранулятора или Nauta-миксера.

В других вариантах в гранулированный материал могут быть включены дополнительные ингредиенты, например, такие, как технологические добавки для дальнейшего улучшения стабильности гранул и/или стабильности гранулированного материала при хранении. Большое количество таких предпочтительных добавок обсуждается ниже.

В гранулированный материал могут быть включены соли (например, с твердым носителем или водой). Предпочтительно (как предположено в патенте ЕР-А-0758018) могут быть добавлены соли неорганических кислот, которые могут улучшать переработку и стабильность при хранении сухого препарата фермента. Предпочтительно, чтобы соли неорганических кислот были водорастворимыми. Они могут включать двухвалентный катион, такой как цинк (в частности), магний и кальций. Наиболее предпочтительным анионом является сульфат, хотя можно применять другие анионы, которые обладают растворимостью в воде. Соли можно добавлять (например, к смеси) в твердой форме. Однако соль(ли) можно растворять в воде или в содержащей фермент жидкости до смешивания с твердым носителем. Пригодно, если соль предлагается в количестве по меньшей мере 15% (вес/вес, по отношению к ферменту), таком как по меньшей мере 30%. Однако процент может быть настолько высок как 60% или даже 70% (опять вес/вес, по отношению к ферменту). Эти количества могут быть применимы либо к гранулам, либо к гранулируемому материалу. Гранулированный материал может таким образом включать менее чем 12% (вес/вес) соли, например, от 2,5 до 7,5%, например, от 4 до 6%.

Если соль дается в воде, то ее количество может быть от 5 до 30% (вес/вес), таком как от 15 до 25%.

Дальнейшее улучшение стабильности при гранулировании может быть достигнуто путем включения гидрофобных, образующих гель или медленно растворяющихся (например, в воде) соединений. Они могут составлять от 1 до 10%, например, от 2 до 8% и предпочтительно от 4 до 6% по весу (исходя из веса воды и ингредиентов твердого носителя). Подходящие вещества включают производные целлюлозы, такие как НРМС (гидроксипропидметилцеллюлоза), CMC (карбоксиметилцеллюлоза), НЕС (гидроксиэтилцеллюлоза); поливиниловые спирты (PVA); и/или съедобные масла. Могут быть добавлены (например, в смесь для грануляции) съедобные масла, такие как соевое масло или рапсовое масло в качестве технологической добавки, хотя часто бывает предпочтительным, чтобы гранулируемый материал не содержал никаких гидрофобных веществ (например, пальмового масла).

Предпочтительно, чтобы гранулы имели относительно узкое распределение по размеру (например, чтобы они были монодисперсными). Это может облегчить однородное распределение фермента в гранулах и/или гранулированного материала с ферментом в корме для животных. Способ изобретения преследует цель получить гранулированный материал с узким распределением по размеру. Однако, если это необходимо, в способ может быть включена дополнительная стадия для дальнейшего сужения распределения гранул по размеру, такая как просеивание. Подходящим распределением гранулированного материала по размеру является размер между 100 мкм и 2000 мкм, предпочтительно между 200 мкм и 1800 мкм и оптимально между 300 мкм и 1600 мкм. Гранулы могут быть неправильной (но предпочтительно правильной) формы, например, приближающейся к сферической.

Вода или содержащая фермент жидкость может включать один или более фермент(тов), и они обычно бывают микробного происхождения, например, полученные при микробиологической ферментации. Обычно фермент должен быть в активной форме (например, он может иметь каталитическую или физиологическую активность). Предпочтительно, чтобы жидкость была в концентрированной форме, такой как ультрафильтрат (UF), что может дать возможность получить гранулированный материал с желаемым уровнем активности.

Подходящим(щими) ферментом(тами) являются те, которые включают в корм для животных, который включает корм для комнатных домашних животных. Функцией этих ферментов часто является улучшение скорости переработки пищи, например, с помощью снижения вязкости или путем уменьшения действия определенных компонентов пищи, препятствующего ее усвоению. Могут быть также использованы ферменты корма (такие как фитаза), для того, чтобы снизить количество соединений, которые в навозе вредны для окружающей среды. Предпочтительными ферментами для этих целей являются: фосфатазы, такие как фитазы (как 3-фитазы, так и 6-фитазы) и/или кислые фосфатаэы, карбогидразы, такие как амилолитические ферменты и ферменты, гидролизующие клеточную стенку растений, которые включают целлюлазы, такие как β -глюканазы, гемицеллюлазы, такие как ксиланазы, или галактаназы; пептидазы, галактозидазы, пектиназы, эстеразы; протеазы, предпочтительно с нейтральным и/или кислым оптимумом рН; и липазы, предпочтительно фосфолипазы, такие, как панкреатические фосфолипазы А2 млекопитающих.

Предпочтительно, чтобы фермент не включал ферменты, гидролизующие крахмал (например, амилазы). В некоторых вариантах могут быть исключены протеазы, так как они могут наносить вред при их проглатывании.

Если ферментом является фосфатаза, такая как фитаза, тогда предпочтительно, чтобы конечный гранулированный материал имел активность от 5000 до 10000, такую как от 6000 до 8000 FTU/г (фитазных единиц на г). Если ферментом является фермент, разрушающий клеточную стенку растений, например, целлюлаза, ft, e частности, гемицеллюлаза, такая как ксиланаза, то конечный гранулированный материал может иметь активность фермента в диапазоне от 3000 до 100000, предпочтительно от 5000 до 80000 и оптимально от 8000 до 70000 EXU/г (ксиланазных единиц на г). Если ферментом является целлюлаза, такая как β -глюконаза, то конечный гранулированный материал может иметь активность фермента от 500 до 15000, предпочтительно от 1000 до 10000 и оптимально от 1500 до 7000 BGU/г (единиц (β -глюконазы на г).

Гранулы могут включать от 5 до 20, например, от 7 до 15% фермента(тов). Фермент(ты) может (могут) быть природными или полученными рекомбинантным способом.

В дополнение к этим ферментам, изобретение равно пригодно для полипептидов с другими биологическими активностями, таких как антигенные детерминанты, например, такие, которые найдены пригодными для вакцин, и/или полипептиды, созданные с повышенным содержанием незаменимых аминокислот, биологическая активность которых может быть чувствительной к температурной инактивации, и применяемый здесь термин "фермент" истолковывается соответственно.

Следовательно, предпочтительный способ в соответствии с изобретением включает:

а. Смешивание воды, фермента и твердого носителя, включающего по меньшей мере 15% (вес/вес) съедобного углеводного полимера, например, смешивание твердого носителя с водной содержащей фермент жидкостью.

b. Необязательное перемешивание полученной смеси.

с. Гранулирование, например, с помощью механической переработки смеси для того, чтобы получить содержащие фермент гранулы, например, путем применения гранулятора или экструзией.

d. Необязательное округление гранул.

е. Высушивание полученных гранул для получения содержащего фермент гранулированного материала.

В течение всего процесса необходимо следить за тем, чтобы максимальная температура при обработке фермента(тов) поддерживалась ниже 80° С.

Гранулированный материал изобретения пригоден для применения при приготовлении корма для животных. В таких способах гранулированный материал смешивают с пищевыми веществами, либо как таковой, либо как часть премикса. Характеристики гранулированного материала в соответствии с изобретением дают возможность применять их в качестве компонента смеси, которая хорошо пригодна в качестве корма для животных, особенно, если смесь обрабатывают паром и затем брикетируют. В таких брикетах высушенные гранулы могут быть видимыми или различимыми.

Таким образом, в третьем варианте настоящее изобретение относится к способу получения корма для животных или премикса, или полуфабриката корма для животных, причем способ включает смешивание гранулированного материала из второго варианта изобретения с одним или более веществами корма для животных (например, с зерном) или с ингредиентами. Смесь можно затем стерилизовать, например, подвергая тепловой обработке. Полученная композиция затем подходящим образом перерабатывается в брикеты.

В четвертом варианте изобретение относится к композиции, включающей гранулированный материал из второго варианта изобретения, причем композиция является предпочтительно съедобной пищевой композицией, такой как корм для животных. Эта композиция находится преимущественно в форме брикетов (в них может быть 1-5, например, 2-4 высушенных гранул на брикет).

Композиция может иметь содержание воды от 10 до 20%, например, от 12-15%. Подходящим количеством фермента(тов) является от 0,0005 до 0,0012%, такое как по меньшей мере 5 млн^-1.

Пятый вариант изобретения относится к способу стимуляции роста животного, причем способ включает кормление животного по диете, которая включает гранулированный материал из второго варианта изобретения или композицию из четвертого варианта. В этом случае диета животных может включать либо гранулированный материал как таковой, либо гранулированный материал, присутствующий в корме.

Пригодно, если композиция включает от 0,05 до 2,0, например от 0,3 до 1,0, оптимально от 0,4 до 0,6 FTU/г фосфатазы, например фитазы. Ксиланаза может присутствовать в количестве от 0,5 до 50, например от 1 до 40 EXU/г. В другом варианте или дополнительно может присутствовать целлюлаза в количестве от 0,1 до 1,0, например от 0,2 до 0,4 BGU/г.

Шестой вариант настоящего изобретения относится к применению гранулированного материала из второго варианта изобретения в корме или в качестве компонента корма для животных или для применения в диете для животных.

Седьмой вариант настоящего изобретения относится к применению композиции, включающей в качестве носителя для фермента по меньшей мере 15% (вес/вес) съедобного углеводного полимера, для улучшения стабильности фермента при брикетировании.

Подходящие животные включают сельскохозяйственных животных (свиней, домашнюю птицу, крупный рогатый скот), нежвачных животных или животных с однокамерным желудком (свиней, птицу, домашнюю птицу, морских животных, таких, как рыбы), жвачных животных (крупный или мелкий рогатый скот, например коров, овец, коз, оленей, телок, ягнят). Домашняя птица включает цыплят, кур и индюшек.

Предпочтительными чертами и характеристиками изобретения является равная применимость одного варианта к другим с соответствующими изменениями.

Последующие примеры представлены единственно с целью иллюстрации изобретения и не являются или не истолковываются как лимитирующие.

ПРИМЕРЫ

Общие материалы и методы

Экструзионные тесты проводили с применением сетчатого экструдера Fuji Paudal DG-L1 с размером ячеек 1,0 мм, толщиной сетки 1,2 мм, рабочей скоростью 70 оборотов в мин и силой тока 0,6-2,0 А.

В качестве аппарата для придания сферической формы использовали Fuji Paudal Marumerizer QJ-400 с загружаемым объемом 3 литра, шагом пластин 3 мм, временем удерживания 45-200 секунд и скоростью вращения 750 об/мин.

Тесты на высокоскоростное гранулирование производили с применением высокоскоростного гранулятора Lцdige типа FM20 со скоростью ножей 1500 об/мин и скоростью червяка 100 об/мин. Порошок помещали в гранулятор и поверх распыляли жидкость, содержащую фермент. Полученные гранулы сушили в сушилке с псевдоожиженным слоем.

Применяли следующие растворы ферментов:

- ультрафильтрат фитазы, полученный из Aspergillus с активностью 16840 FTU/г (фитазных единиц/г) с содержанием сухих твердых веществ 22,4% (вес/вес) (примеры с 1 по 7),

- ультрафильтрат, содержащий полученную из Trichoderma смесь эндоксиланазы и β -глюканаэы с активностью величиной 12680 EXU/г (эндоксиланазных единиц/г) и BGU/г (β -глюканазных единиц/г) с содержанием сухих твердых веществ 20,6% (вес/вес) (пример 8).

Фитазную активность определяли согласно процедуре "ISL-method 61696" (руководство по определению ванадата). β -глюканазную активность определяли в соответствии с процедурой "ISL-method 6217U" (руководство по вискозиметрическому определению). Эндоксиланазную активность определяли согласно процедуре "ISL-method 62169" (руководство по вискозиметрическому определению). Методы ISL могут быть получены по запросу от Gist-brocades, Food Specialties, Agri Ingredients Group, Wateringseweg 1, P.O. Box 1, 2600 MA, Delft, The Netherlands.

Пример 1

Получение ферментсодержащих гранул на основе кукурузного крахмала путем перемешивания, экструзии, придания сферической формы и высушивания

Препарат фермента получали смешиванием и перемешиванием 60% (вес/вес) кукурузного крахмала и 40% (вес/вес) содержащего фитазу ультрафильтрата. Эту смесь продавливали с помощью сетчатого экструдера Fuji Paudal для получения сырого экструдата, которому затем придавали сферическую форму в аппарате MARUMERISER™ в течение одной минуты с получением круглых частиц со средним диаметром 780 мкм. Эти частицы затем сушили в сушилке с псевдоожиженным слоем в течение 20 минут при температуре слоя 40° С и температуре на входе 75° С. Приблизительно 500 кг гранул было высушено за 18 минут. Полученные таким образом гранулы имели ферментативную активность 6980 FTU/г.

Пример 2

Получение ферментсодержащих гранул на основе кукурузного крахмала путем высокоскоростного гранулирования и высушивания.

Ультрафильтрат фитазы и кукурузный крахмал смешивали в высокоскоростном грануляторе периодического действия типа Lцdige с загружаемым объемом 20 литров. Гранулятор загружали на 60% (вес/вес) кукурузным крахмалом и 40% (вес/вес) ультрафильтрата распыляли в смеситель во время процесса перемешивания. После добавления ультрафильтрата (10 минут) гранулятор продолжал перемешивание в течение еще 5 минут, что давало возможность формирования и уплотнения частиц. Полученные таким образом гранулы сушили в сушилке с псевдоожиженным слоем, как в примере 1. Полученный гранулированный материал обладал активностью 7420 FTU/г. Средний диаметр частиц составлял 480 мкм.

Пример 3

Получение ферментсодержащих гранул на основе кукурузного крахмала путем смешивания, гранулирования и высушивания.

Готовили смесь 40% (вес/вес) ультрафильтрата фитазы и 60% (вес/вес) кукурузного крахмала. Смесь гранулировали с помощью пресса Schlьtter, тип РР85, где продавленный материал отрезался вращающимися ножами на головной части пресса, с помощью фильерной пластины, имеющей отверстия с диаметром 1 мм. Гранулы сушили, как. в примере 1, что давало конечный продукт с активностью 7460 FTU/p, Средний диаметр частиц составлял 1080 мкм.

Пример 4

Получение ферментсодержащик гранул на основе картофельного крахмала, содержащих добавки соевого масла и MgSО₄, путем смешивания, перемешивания, гранулирования и высушивания

В смеситель/перемешиватель добавляли 30 кг картофельного крахмала и перемешивали с 2,5 кг соевого масла. Затем добавляли содержащий MgSO₄·_{7Н2О ультрафильтрат фитаэы (3,5 кг MgSO4·7Н2О растворяли в 14 кг ультрафильтрата). Продукт тщательно перемешивали в смесителе, затем экструдировали и сушили в сушилке с псевдоожиженным слоем, как в примере 1. Это давало продукт с активностью 5870 FTU/г.}

Пример 5

Получение ферментсодержащих гранул на основе рисового крахмала путем смешивания, перемешивания, экструзии, придания сферической формы и высушивания

Смесь получали смешиванием и перемешиванием 62% (вес/вес) рисового крахмала и 38% (вес/вес) ультрафильтрата фитазы. Эту смесь продавливали с помощью сетчатого экструдера Fuji Pauddl для получения сырого экструдата, которому затем придавали сферическую форму в аппарате MARUMERISER™ в течение одной минуты с получением круглых частиц со средним диаметром 785 мкм. Эти частицы затем сушили в сушилке с псевдоожиженным слоем, как в примере 1. Конечная активность гранулированного продукта равнялась 7280 FTU/г.

Пример 6

Получение ферментсодержащих гранул на основе кукурузного крахмала, содержащего добавку НРМС, путем смешивания, перемешивания, экструзии, придания сферической формы и высушивания

Препарат фермента получали перемешиванием смеси 54% (вес/вес) кукурузного крахмала, 5% (вес/вес) НРМС (гидроксипропилметилцеллюлозы) и 41% (вес/вес) ультрафильтрата фитазы. Эту смесь продавливали с помощью сетчатого экструдера Fuji Paudal для получения сырого экструдата, которому затем придавали сферическую форму в аппарате MARUMERISER™ в течение одной минуты с получением круглых частиц со средним диаметром 780 мкм. Эти частицы затем сушили в сушилке с псевдоожиженным слоем в течение 20 минут при температуре слоя 40° С и температуре 75° С на входе. Полученный таким образом гранулят обладал ферментативной активностью 8470 FTU/г.

Пример 7

Получение ферментсодержащих гранул на основе кукурузного крахмала, содержащего добавку НЕС, путем смешивания, перемешивания, экструзии, придания сферической формы и высушивания

Препарат фермента получали смешиванием и перемешиванием 54% (вес/вес) кукурузного крахмала, 5% (вес/вес) НЕС (гидроксиэтилцеллюлозы) с 41% (вес/вес) ультрафильтрата фитазы. Эту смесь продавливали с помощью сетчатого экструдера Fuji Paudal для получения сырого экструдата, которому затем придавали сферическую форму в аппарате MARUMERISER™ в течение одной минуты с получением круглых частиц со средним диаметром 780 мкм. Их затем сушили в сушилке с псевдоожиженным слоем в течение 20 минут при температуре слоя 40° С и температуре на входе 75° С. Полученный таким образом гранулят обладал ферментативной активностью 8410 FTU/г.

Пример 8

Получение ферментсодержащих гранул на основе кукурузного крахмала путем высокоскоростного гранулирования и высушивания

В высокоскоростном грануляторе периодического действия типа Lцdige с загружаемым объемом 20 литров смешивали 60% (вес/вес) кукурузного крахмала с 40% (вес/вес) ультрафильтрата, содержащего эндоксиланазу и β -глюканазу, следующим образом. Гранулятор загружали кукурузным крахмалом, и ультрафильтрат распыляли в смеситель во время процесса перемешивания. После добавления ультрафильтрата (10 минут) гранулятор продолжал работать в течение еще 5 минут, что давало возможность формирования и уплотнения частиц. Полученные таким образом гранулы сушили в сушилке с псевдоожиженным слоем, как в примере 1. Полученный гранулированный материал обладал активностью 13100 EXU/г и 5360 BGU/г.

Пример 9

Сравнение стабильности при брикетировании Различные образцы гранулированных ферментов изобретения подвергали испытанию брикетированием, и их стабильность при брикетировании сравнивали с таковой стандартных кормовых ферментных составов. Испытание брикетированием заключалось в смешивании фермента (гранулированного материала) с заранее приготовленной кормовой смесью в соотношении 1000 млн^-1. Эту смесь обрабатывали пропусканием пара для повышения температуры до 70° С, после чего смесь брикетировали в брикетирующем аппарате для получения кормовых брикетов, которые затем высушивали. Этот вид процесса является типичным для кормовой промышленности при получении кормовых брикетов.

NATUPHOS™ - состав, содержащий фитазу, использованный в качестве стандарта для сравнения, представлял собой смесь пшеницы среднего качества с высушенным распылением ультрафильтратом.

NATUGRAIN™ , ферментный препарат, содержащий β -глюканазу и эндоксиланазу, представляет собой гранулы, полученные в псевдоожиженном сдое, приготовленные покрытием солевой основы ферментным слоем, наносимым распылением основы с ультрафильтратом.

В таблице 1 суммированы результаты испытаний брикетированием. Из таблицы 1 ясно, что гранулированные материалы, полученные с применением углеводного носителя, обеспечили улучшенный выход при брикетировании по сравнению со стандартными составами.

Таблица 1:
Результаты тестов брикетированияНомер примераФерментативная активность гранулВыход фермента после брикетирования при 70° С FTU/гехu/г%BGU/гПр.16980-54,9Пр.27420-51,8Пр.37460-62,8Пр.45870-62,7Пр.57280-54,7Пр.68470-69,6Пр.78410-67,3Пр.8-1310061,3536025,8Стандартный NATUPHOS™ 5250-29,8Стандартный NATUGRAIN™ -815038,6603010,4

Из таблицы 1 ясно, что тип способа гранулирования, т.е. механической обработки, не является решающим в отношении проблем, решаемых изобретением. Составы, использующие углеводный полимер, давали значительно лучшую стабильность при брикетировании, чем известные составы NATUPHOS™ и NATUGRAIN™ .

Изобретение относится к составу ферментов, предпочтительно пищевых в гранулированном материале, содержащем углеводород, и к способам получения содержащего фермент гранулированного материала. Фермент, в котором водную содержащую фермент жидкость, смешивают со съедобным твердым носителем на основе углеводов, таким, как крахмал, механически перерабатывают в гранулы и затем сушат. Этот гранулированный материал с ферментом пригоден для производства композиций кормов для животных смешивания путем ингредиентов корма с гранулированным материалом, обработки паром и брикетирования. Композиции проявляют улучшенную стабильность фермента в течение процесса брикетирования. Использование изобретения позволит создать стабильные составы из ферментов, основанных на носителе, пригодном для грануляции. 5 н. и 22 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения ферментсодержащего гранулированного материала, пригодного для применения в качестве корма для животных, включающий смешивание фермента с водой и твердым носителем, содержащим по меньшей мере 15 мас.% съедобного углеводного полимера, но менее чем 5 мас.% белка, механическую обработку смеси и ее высушивание для получения содержащих фермент гранул.2. Способ по п.1, в котором вода и фермент представлены в виде содержащей фермент водной жидкости.3. Способ по п.2, в котором жидкость представляет собой фильтрат, полученный после процесса ферментации, ведущего к продукции фермента.4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором обработка включает экструдирование, брикетирование, высокоскоростное гранулирование, вальцовку, агломерацию в псевдоожиженном слое или их сочетание.5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором указанный способ дополнительно включает стадию перемешивания смеси фермента, воды и твердого носителя перед гранулированием.6. Способ по п.4, в котором обработка представляет собой экструдирование, выполняемое при низком давлении и/или в сетчатом или однофильерном экструдере.7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором полученные гранулы округляют перед высушиванием.8. Ферментсодержащий гранулированный материал, получаемый способом, описанным в любом из предшествующих пунктов.9. Ферментсодержащий гранулированный материал по п.8, в котором гранулы включают по меньшей мере один двухвалентный катион.10. Ферментсодержащий гранулированный материал по п.8 или 9, в котором гранулы включают одно или более гидрофобное, образующее гель или водонерастворимое соединение(ния),11. Ферментсодержащий гранулированный материал по п.10, в котором гидрофобное, образующее гель или водонерастворимое соединение включает производное целлюлозы, поливиниловый спирт (PVA) или съедобное масло.12. Ферментсодержащий гранулированный материал по п.11, в котором производное целлюлозы представляет собой гидроксипропилметилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу или гидроксиэтилцеллюлозу, а съедобное масло представляет собой соевое масло или рапсовое масло.13. Ферментсодержащий гранулированный материал по любому из пп.8-12, в котором фермент включает фитазу, эндоксиланазу и/или β-глюканазу.14. Ферментсодержащий гранулированный материал по любому из пп.8-13, предназначенный для использования в качестве компонента корма для животных или компонента рациона для животных.15. Гранулированный материал, пригодный для применения в качестве корма для животных, включающий сухие гранулы, образованные из фермента и твердого носителя, который включает по меньшей мере 15 мас.% съедобного углеводного полимера, но менее чем 5 мас.% белка.16. Гранулированный материал по п.15, в котором гранулы включают по меньшей мере один двухвалентный катион.17. Гранулированный материал по п.15 или 16, в котором гранулы включают одно или более гидрофобное, образующее гель или водонерастворимое соединение(ния).18. Гранулированный материал по п.17, в котором гидрофобное, образующее гель или водонерастворимое соединение включает производное целлюлозы, поливиниловый спирт (PVA) или съедобное масло.19. Гранулированный материал по п.18, в котором производное целлюлозы представляет собой гидроксипропилметилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу или гидроксиэтилцеллюлозу, а съедобное масло представляет собой соевое масло или рапсовое масло.20. Гранулированный материал по любому из пп.15-19, в котором фермент включает фитазу, эндоксиланазу и/или β-глюканазу.21. Гранулированный материал по любому из пп.15-20, предназначенный для использования в качестве компонента корма для животных или компонента рациона для животных.22. Способ получения корма для животных или заранее приготовленной смеси, или полуфабриката корма для животных, причем способ включает смешивание гранулированного материала по любому из пп.15-21, с одним или более веществом(вами) или ингредиентом(тами) корма для животных.23. Способ по п.22, в котором смесь вещества (веществ) корма и гранулированного материала стерилизуют или обрабатывают паром, брикетируют и необязательно сушат.24. Композиция, включающая гранулированный материал, как указано в любом из пп.15-20, которая представляет собой композицию для корма животных.25. Композиция по п.24, которая включает брикеты из одного или более кормового(ых) вещества(веществ) или ингредиента(ов) корма, смешанные с гранулированным материалом по любому из пп.8-21.26. Композиция по п.25, в которой отношение гранулированный материал: кормовое(ые) вещество(вещества) или ингредиент(ы) корма составляет менее чем 1 г:1 кг, предпочтительно менее чем 100 млн^-1.27. Композиция по любому из пп.24-26, которая представляет собой корм для животных, или заранее приготовленную смесь, или полуфабрикат корма для животных, получаемая с помощью способа в соответствии с п.22 или 23.