CN115176879B - 一种过瘤胃蛋氨酸的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过瘤胃蛋氨酸的制备方法，蛋氨酸结晶首先在流化床包衣机中进行预包衣，改变蛋氨酸结晶的表面物理性质；然后将预包衣粉料、助剂、水混合均匀后在双螺杆挤出机中进行挤出及切割得到规整的芯料；最后芯料在流化床包衣机中进行二次包衣，得到过瘤胃蛋氨酸成品。采用本专利方法制备的过瘤胃蛋氨酸具有：挤压过程稳定可控，释放结果重现性好，产品合格率高，生物利用率高的特点。

Description

一种过瘤胃蛋氨酸的制备方法

技术领域

本发明属于饲料添加剂技术领域，具体涉及一种过瘤胃蛋氨酸的制备方法。

背景技术

反刍动物是偶蹄目中的一个亚目。反刍是指进食经过一段时间以后将在胃中半消化的食物返回嘴里再次咀嚼，反刍动物就是具有反刍这种消化方式的动物，如牛、羊、长颈鹿等。因植物的纤维比较难消化，所以反刍动物通常是一些食草动物。反刍动物的采食通常是比较匆忙，特别是粗饲料，大部分未经充分咀嚼就吞咽进入瘤胃，经过瘤胃浸泡和软化一段时间后，食物经逆呕重新回到口腔，经过再咀嚼，再次混入唾液并吞咽进入瘤胃。

过瘤胃蛋氨酸属于过瘤胃蛋白质中的一种，指饲料中的蛋氨酸未被瘤胃微生物降解，能够进入真胃中的一种饲料添加剂品种。

过瘤胃蛋氨酸的制备方法有化学改进型和物理保护型两种，物理保护型在蛋氨酸芯料表面包裹一层保护剂来避免蛋氨酸在瘤胃中被微生物分解掉。常用的包裹材料为脂肪和聚合物。具体过程为：首先向蛋氨酸中添加辅料并混合均匀，然后进行挤出造粒得到芯料，最后芯料在流化床包衣机内进行包衣得到过瘤胃蛋氨酸产品。

2015年，浙江万方生物科技有限公司杨彩梅等申请了发明专利《一种过瘤胃赖氨酸的制备方法》，申请公布号《CN 104970228A》，在实施例中公开了如下技术方案：

1、预处理，将L-赖氨酸盐酸盐（来源：中粮集团），先进行超微粉碎预处理，筛分，先过80目筛，再过200目筛，80-200目即为所需物料：原料未经粉碎颗粒过大会降低包被效果；

2、其制备方法具体步骤为：

步骤一：丸芯制备

将粉碎过筛后60kg L-赖氨酸盐酸盐与2kg淀粉置于槽型混合机中混合均匀，再加入抛圆机中，通过抛圆机喷枪将纯化水加入，直到产品形成30~40目球形颗粒，将抛圆的球型颗粒加入沸腾干燥机中，进风温度80℃，对球形颗粒进行干燥，干燥时间0.5~1小时，得到丸芯，在线检测水分不大于3%。

步骤二：初次包被

将上述62kg丸芯加入包衣机中，将16kg食品级氢化植物油（来源：棕榈油工业加氢，厂家：嘉兴沪东日用化工公司，型号：熔点58℃）于80℃熔化，启动流化包衣机，调整进风温度为45~50℃，将氢化植物油通过包衣机底喷***对芯丸进行隔离包衣，直至全部喷涂完毕，继续流化干燥30~60分钟，得到初包衣中间品1；

步骤三：二次包被

将初包衣中间品1用YK160系列摇摆式颗粒机通过20目网摇摆整理，40目进行筛分；将筛分后的40目以上颗粒置于DPL60/120多功能制粒包衣机，采用底喷方式，用22kg熔化的巴西棕榈蜡（厂家：嘉兴沪东日用化工公司，型号：熔点58℃）为包材进行包衣。

包衣参数：进风温度：20℃，物料温度35-40℃，雾化压力0.2-0.25MPa，泵流15L/h处理30min；包衣结束后40目筛分，得到40目以上终产品：过瘤胃赖氨酸。

过瘤胃赖氨酸的外观成条形，经检测，终产品过瘤胃赖氨酸有效成分可高达60%。

该专利的造粒过程在抛丸机中进行，当制备过瘤胃DL-蛋氨酸时，存在颗粒密度小，产品不能顺利通过瘤胃进入真胃的问题。虽然该专利采用双层包被技术，但不能解决双螺杆挤出机造粒过程中出现的泄压问题。

2020年，无锡正大生物股份有限公司冯静波等申请了发明专利《一种过瘤胃产品及其生产方法》，申请公布号《CN 112544803 A》在权利要求中公开了如下技术特征，所述生产方法的具体步骤如下：

步骤1、辅料预处理：将棕榈油放入反应釜中进行加热熔融，边搅拌边控制好温度，直到棕榈油搅拌均匀，待温度稳定后加入表面活性剂，进行混匀，待用；搅拌温度为80-90℃；

步骤2、原料制母粒：将粉碎过筛后的原料加入白炭黑和粘结剂，进行造粒、滚圆；

步骤3、底喷操作：将步骤2中干燥后的母粒投入流化床包衣机，开启风机，控制流化床内温度在35-45℃左右，然后将步骤1中棕榈油和表面活性剂的混合物，通过喷枪匀速喷雾到步骤2中的母粒上，保持喷枪热风温度在140-150℃以上，颗粒过40-80目筛网，最终获得成品。

说明书中记载了：“产品比重在0.9-1.0之间，瘤胃液比重1.022-1.055，使得产品悬浮在瘤胃液中，随着瘤胃蠕动顺利通过瘤胃”。但实际上由于低密度产品更容易漂浮在表面，反刍动物在反刍过程更容易将低密度的物质反刍，从而造成产品被破坏。

本发明人在制备过瘤胃蛋氨酸的过程中发现，即使采用相同的制粒和包衣工艺，不同批次制备出来的过瘤胃蛋氨酸的产品质量不稳定，在测试释放率指标时出现重现性差，容易受到蛋氨酸结晶原料质量的影响。

发明内容

本发明提供了一种过瘤胃蛋氨酸的制备方法，该制备方法得到的过瘤胃蛋氨酸产品质量稳定，产品合格率高，不易受到蛋氨酸结晶原料的影响。

本发明的技术方案如下：

一种过瘤胃蛋氨酸的制备方法，包括以下步骤：

（1）蛋氨酸结晶在流化床包衣机中进行预包衣，得到预包衣粉料；

所述预包衣所用的包衣材料为低粘度乙基纤维素；

所述低粘度乙基纤维素在体积比为80:20的甲苯和乙醇混合溶液中测得的布氏粘度为6~11mPa.s；

所述蛋氨酸结晶与乙基纤维素的质量比例为1：0.002~0.015；

（2）预包衣粉料、助剂、水的混合物在双螺杆挤出机中经挤出和切割得到圆柱型芯料；

（3）圆柱型芯料在流化床包衣机中进行二次包衣，得到过瘤胃蛋氨酸成品；

所述二次包衣所用的包衣材料为中粘度乙基纤维素；

所述中粘度乙基纤维素在体积比为80:20的甲苯和乙醇混合溶液中测得的布氏粘度为19~23mPa.s；

所述圆柱型芯料与步骤（3）中的中粘度乙基纤维素的质量比例为1：0.01~0.02。

本发明人发现，不同结晶形态及粒度的蛋氨酸结晶和辅料混合后在双螺杆挤出机中进行挤出造粒时很容易出现压力波动大；多孔口模各个孔的出口速度不同；切割得到的芯料长短不一等问题，从而影响芯料的合格率。当芯料长短不一时即使均匀包裹了包衣材料，因芯料单位体积表面积不一致在测试释放率指标时必然出现重现性差的问题。为避免出现过瘤胃蛋氨酸产品释放率指标对蛋氨酸结晶原料的过度依赖，本发明通过两步包衣法来解决该问题。

本发明在制粒之前先在蛋氨酸结晶表面稍微包裹一点低粘度乙基纤维素，这层乙基纤维素具有两方面作用：1、改变蛋氨酸结晶的表面物理特性，减少因颗粒粒度差别对挤出过程的不良影响；2、达到缓释的目的。第二次芯料包衣的目的是避免芯料在瘤胃中被破坏掉，由于芯料之间的剧烈碰撞，流化床包衣过程中芯料表面要出现破损，这些破损的缺口在进入瘤胃后必然造成部分芯料被破坏掉。本发明通过在蛋氨酸结晶表面预包衣一层低粘度（分子量）乙基纤维素，即使芯料的包衣层出现破损，芯料内部的蛋氨酸也不会被快速破坏掉。

步骤（1）中，预包衣的量和乙基纤维素的粘度需要严格控制，否则将会出现芯料中蛋氨酸进入真胃后无法完全释放的问题。作为优选，所述乙基纤维素为N7乙基纤维素或N10乙基纤维素，可以达到最佳效果。

优选的，步骤（2）所述双螺杆挤出机中挤出过程的出口压力为5~15MPa。

优选的，步骤（2）所述双螺杆挤出机中挤出过程的温度为80~100℃。

优选的，步骤（2）所述双螺杆挤出机排气口接入真空***进行抽气。

得到的颗粒状过瘤胃产品必须具有一定的密度，否则在反刍过程中容易被返回到嘴里咀嚼，有效成分的利用率会大大降低。为得到密度更大的芯料，需要控制粉料在双螺杆挤出机中的出口压力必须大于5MPa。综合考虑双螺杆挤出机的耐压能力，控制最大压力不超过15MPa，可以制备出密度大于1.1g/cm³的芯料，完全满足过瘤胃产品对密度的要求。在双螺杆挤出机中挤出造粒过程的温度需要控制在80~100℃，温度低于80℃粉料粘度很大，容易造成双螺杆挤出机超压；温度大于100℃，水分流失严重，芯料表面光洁度变差。双螺杆挤出机排气口接入真空***进行抽气，可以减少挤出造粒产品中的气孔，提高密度。

步骤（2）中，造粒所用的其他辅料无特别严格的要求，采用本领域常用的辅料即可。

优选的，步骤（3）中，所述中粘度乙基纤维素为N20乙基纤维素或N22乙基纤维素。

芯料的包衣过程在流化床包衣机中进行，包衣材料同样选择乙基纤维素，但芯料包衣的乙基纤维素的规格相对于预包衣的乙基纤维素不同。芯料包衣需要采用规格为中粘度乙基纤维素。分子量越大，粘度越大，包衣硬度越大，破损越小，但进入真胃之后的释放率也变得很低；分子量也不能太小，否则在包衣过程中破损太多，蛋氨酸在瘤胃中被破坏的比例将增大。

最后：芯料包衣过程中粘度乙基纤维素的数量与分子量同样重要，包衣太厚虽然减少了在流化床中的破损，但也造成释放慢的问题。综合考虑乙基纤维素分子量，当采用芯料与乙基纤维素的质量比例为1：0.01~0.02，可以达到最佳效果。

同现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、挤出造粒过程压力稳定，多孔口模各个孔的物料出口速度一致，切割得到的产品均匀，产品合格率更高；

2、产品释放率调节方便，生物利用度高；

3、本发明的过瘤胃蛋氨酸制备工艺不受蛋氨酸结晶原料的影响，得到的过瘤胃蛋氨酸产品质量稳定，测试释放率指标时重现性好。

附图说明

图1为本发明所使用的DL-蛋氨酸结晶原料的扫描电镜图片。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

（1）预包衣液的配置：

在250ml烧杯中加入95%乙醇：100g，加入规格为N7的乙基纤维素（购自山东泰安瑞泰纤维素有限公司，80:20的甲苯和乙醇中测得布氏粘度为6~8 mPa.s）：2g，常温搅拌至完全溶解。

（2）预包衣：

在FLP-3-型流化床包衣机（常州市佳发制粒干燥设备有限公司）的孔板内固定一层200目的不锈钢丝网。向包衣机内投入DL-蛋氨酸结晶：1000g（扫描电镜照片见图1），开流化床包衣机引风机，包衣机内的DL-蛋氨酸处于流化状态。开进风空调箱电加热器，设定加热温度：35℃。将配置好的乙基纤维素乙醇溶液用蠕动泵打入流化床包衣机雾化器内，调整蠕动泵进料速度为5ml/min。整个进料过程耗时约20分钟左右。包衣完毕，继续流化干燥30分钟。干燥完毕，得到预包衣粉料。

如上重复操作3次，得到预包衣粉料合计3kg左右。

（3）混料：

向50升三维混合机内投入预包衣粉料：3kg，玉米淀粉：0.3kg，硬脂酸钠：0.2kg，水：0.6kg，开三维混合机，混料30分钟。

（4）挤出造粒：

开DSE32-II型双螺杆挤出机（济南鼎润机械设备有限公司，Ø2.0*25多孔口模），开加热模块电加热，控制6组加热模块的加热温度均为85℃。当挤出机温度稳定在85℃，向挤出机投料口投入混合好的物料。排气口接水冲泵抽真空，控制排气口真空度-0.07MPa以上。开主机电机，设定主机电机频率：10Hz，开进料螺杆，设置进料螺杆电机频率：15Hz，开始进料挤出。当物料经螺杆输送到挤出机口模附近，压力将迅速上升，当压力升高到5MPa以上，物料将会被螺杆从口模的小孔中挤出。此时同步调整主机频率与喂料机频率，将出口压力控制在5~6MPa以内。多孔口模各个出口的物料速度一致后，开始切割。调整切刀转速。控制芯料的长度3~5mm。共得到合格芯料3.0kg左右(挤出机内有部分残留)，挤出机稳定挤出前的物料经粉碎后调整含水量为12~15%后，重复进行挤出造粒。

（5）二次包衣液配置：

在2000ml烧杯中加入95%乙醇：1200g，加入规格为N20的乙基纤维素（购自山东泰安瑞泰纤维素有限公司，80:20的甲苯和乙醇中测得布氏粘度为19~21 mPa.s）：30g（分次缓慢加入，避免粘连在一起），搅拌至完全溶解。

（6）二次包衣：

将包衣机孔板更换为孔径1~1.5mm的孔板，向包衣机内投入芯料3.0kg。开流化床包衣机引风机，包衣筒内的DL-蛋氨酸处于流化状态。开进风空调箱电机热器，设定加热温度：50℃。将配置好的乙基纤维素乙醇溶液用蠕动泵打入流化床包衣机雾化器内，调整蠕动泵进料速度为10ml/min。整个进料过程耗时约2个小时。进料完毕，继续流化干燥30分钟。干燥完毕，得到过瘤胃DL-蛋氨酸成品合计大约：3.0kg，产品比重为1.115，比重略高于瘤胃液，不易在反刍过程中被返回到嘴里咀嚼，满足过瘤胃产品对密度的要求。体外实验检测：8小时释放率：25.1%；24小时释放率：70.4%。

体外实验检测方法：取过瘤胃DL-蛋氨酸成品：1.00g，加入pH=6.0的磷酸氢二钾/磷酸二氢钾缓冲液100ml，在水浴摇床中震荡一定时间后过滤，加少量蒸馏水洗涤滤饼。滤液采用氧化还原法检测蛋氨酸含量，经换算得到震荡时间的释放率。

实施例2

实施例2中预包衣规格为N7的乙基纤维素投入量：10g，二次包衣中规格为N20的乙基纤维素：30g，其余工艺条件与实施例1相同，得到的产品比重为1.119，体外实验检测：8小时释放率：20.4%；24小时释放率：68.3%。

实施例3

实施例3中预包衣规格为N7的乙基纤维素投入量：15g，二次包衣中规格为N20的乙基纤维素：30g，其余工艺条件与实施例1相同，得到的产品比重为1.123，体外实验检测：8小时释放率：15.7%；24小时释放率：65.6%。

实施例4

实施例4中预包衣规格为N7的乙基纤维素投入量：10g，二次包衣中规格为N20的乙基纤维素：45g，其余工艺条件与实施例1相同，得到的产品比重为1.127，体外实验检测：8小时释放率：12.8%；24小时释放率：64.4%。

实施例5

实施例5中预包衣规格为N7的乙基纤维素投入量：10g，二次包衣中规格为N20的乙基纤维素：60g，其余工艺条件与实施例1相同，得到的产品比重为1.123，体外实验检测：8小时释放率：12.9%；24小时释放率：64.5%。

实施例6

实施例6中预包衣规格为N10的乙基纤维素（购自山东泰安瑞泰纤维素有限公司，80:20的甲苯和乙醇中测得布氏粘度为9~11 mPa.s），投入量：2g，二次包衣中规格为N20的乙基纤维素，投入量：30g，其余工艺条件与实施例1相同，得到的产品比重为1.125，体外实验检测：8小时释放率：23.6%；24小时释放率：67.1%。

实施例7

实施例7中预包衣规格为N10的乙基纤维素，投入量：2g，二次包衣中规格为N22的乙基纤维素（购自山东泰安瑞泰纤维素有限公司，80:20的甲苯和乙醇中测得布氏粘度为21~23 mPa.s），投入量：30g，其余工艺条件与实施例1相同，得到的产品比重为1.128，体外实验检测：8小时释放率：22.1%；24小时释放率：65.5%。

实施例8

（1）预包衣液的配置：

在250ml烧杯中加入95%乙醇：100g，加入规格为N7的乙基纤维素：2g，常温搅拌至完全溶解。

（2）预包衣：

在FLP-3-型流化床包衣机（常州市佳发制粒干燥设备有限公司）的孔板内固定一层200目的不锈钢丝网。向包衣机内投入DL-蛋氨酸结晶：1000g，开流化床包衣机引风机，包衣机内的DL-蛋氨酸处于流化状态。开进风空调箱电加热器，设定加热温度：35℃。将配置好的乙基纤维素乙醇溶液用蠕动泵打入流化床包衣机雾化器内，调整蠕动泵进料速度为5ml/min。整个进料过程耗时约20分钟左右。包衣完毕，继续流化干燥30分钟。干燥完毕，得到预包衣粉料。

如上重复操作3次，得到预包衣粉料合计3kg左右。

（3）混料：

向50升三维混合机内投入预包衣粉料：3kg，玉米淀粉：0.3kg，硬脂酸钠：0.2kg，水：0.6kg，开三维混合机，混料30分钟。

（4）挤出造粒：

开DSE32-II型双螺杆挤出机（济南鼎润机械设备有限公司，Ø2.0*25多孔口模），开加热模块电加热，控制6组加热模块的加热温度均为95℃。当挤出机温度稳定在95℃，向挤出机投料口投入混合好的物料。排气口接水冲泵抽真空，控制排气口真空度-0.07MPa以上。开主机电机，设定主机电机频率：10Hz，开进料螺杆，设置进料螺杆电机频率：15Hz，开始进料挤出。当物料经螺杆输送到挤出机口模附近，压力将迅速上升，当压力升高到9.5MPa以上，物料将会被螺杆从口模的小孔中挤出。此时同步调整主机频率与喂料机频率，将出口压力控制在9.5~12.0MPa以内。多孔口模各个出口的物料速度一致后，开始切割。调整切刀转速。控制芯料的长度3~5mm。共得到合格芯料3.0kg左右(挤出机内有部分残留)，挤出机稳定挤出前的物料经粉碎后调整含水量为12~15%后，重复进行挤出造粒。

（5）二次包衣液配置：

在2000ml烧杯中加入95%乙醇：1200g，加入规格为N20的乙基纤维素：30g（分次缓慢加入，避免粘连在一起），搅拌至完全溶解。

（6）二次包衣：

将包衣机孔板更换为孔径1~1.5mm的孔板，向包衣机内投入芯料3.0kg。开流化床包衣机引风机，包衣筒内的DL-蛋氨酸处于流化状态。开进风空调箱电机热器，设定加热温度：50℃。将配置好的乙基纤维素乙醇溶液用蠕动泵打入流化床包衣机雾化器内，调整蠕动泵进料速度为10ml/min。整个进料过程耗时约2个小时。进料完毕，继续流化干燥30分钟。干燥完毕，得到过瘤胃DL-蛋氨酸成品合计大约：3.0kg，得到的产品比重为1.116。体外实验检测：8小时释放率：20.4%；24小时释放率：67.3%。

对比例1

（1）混料：

向50升三维混合机内投入DL-蛋氨酸结晶：3kg，玉米淀粉：0.3kg，硬脂酸钠：0.2kg，水：0.6kg，开三维混合机，混料30分钟。

（4）挤出造粒：

开DSE32-II型双螺杆挤出机（济南鼎润机械设备有限公司，Ø2.0*25多孔口模），开加热模块电加热，控制6组加热模块的加热温度均为85℃。当挤出机温度稳定在85℃，向挤出机投料口投入混合好的物料。排气口接水冲泵抽真空，控制排气口真空度-0.07MPa以上。开主机电机，设定主机电机频率：10Hz，开进料螺杆，设置进料螺杆电机频率：15Hz，开始进料挤出。当物料经螺杆输送到挤出机口模附近，压力将迅速上升，当压力升高到5MPa以上，物料将会被螺杆从口模的小孔中挤出。此时同步调整主机频率与喂料机频率，将出口压力控制在5~6MPa以内。多孔口模各个出口的物料速度一致后，开始切割。调整切刀转速。控制芯料的长度3~5mm。挤出过程中出口压力不稳定，多孔口模各个孔物料挤出速度不一致，最后经过筛分得到合格芯料2.2kg左右(挤出机内有部分残留)，挤出机稳定挤出前的物料及挤出过程不稳定单独接出的物料经粉碎后调整含水量为12~15%后，重复进行挤出造粒。共计得到合格芯料：2.7kg。

（5）包衣液配置：

在2000ml烧杯中加入95%乙醇：1200g，加入规格为N20的乙基纤维素：45g（分次缓慢加入，避免粘连在一起），搅拌至完全溶解。

（6）包衣：

包衣机上装好孔径1~1.5mm的孔板，向包衣机内投入芯料2.7kg。开流化床包衣机引风机，包衣筒内的DL-蛋氨酸处于流化状态。开进风空调箱电机热器，设定加热温度：50℃。将配置好的乙基纤维素乙醇溶液用蠕动泵打入流化床包衣机雾化器内，调整蠕动泵进料速度为10ml/min。整个进料过程耗时约2个小时。进料完毕，继续流化干燥30分钟。干燥完毕，得到过瘤胃DL-蛋氨酸成品合计大约：2.7kg。体外实验检测：8小时释放率：17.7%；24小时释放率：49.4%，该产品24小时释放率偏小，反而不利于产品的吸收。

Claims (5)

1.一种过瘤胃蛋氨酸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）蛋氨酸结晶在流化床包衣机中进行预包衣，得到预包衣粉料；

所述预包衣所用的包衣材料为低粘度乙基纤维素；

所述低粘度乙基纤维素在体积比为80:20的甲苯和乙醇混合溶液中测得的布氏粘度为6~11mPa.s；

所述蛋氨酸结晶与低粘度乙基纤维素的质量比例为1：0.002~0.015；

（2）预包衣粉料、助剂和水的混合物在双螺杆挤出机中经挤出和切割得到圆柱型芯料；

（3）将圆柱型芯料在流化床包衣机中进行二次包衣，得到过瘤胃蛋氨酸成品；

所述二次包衣所用的包衣材料为中粘度乙基纤维素；

所述中粘度乙基纤维素在体积比为80:20的甲苯和乙醇混合溶液中测得的布氏粘度为19~23mPa.s；

所述圆柱型芯料与所述中粘度乙基纤维素的质量比例为1：0.01~0.02；

步骤（2）中，所述双螺杆挤出机中挤出过程的出口压力为5~15MPa。

2.根据权利要求1所述的过瘤胃蛋氨酸的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述低粘度乙基纤维素为N7乙基纤维素或N10乙基纤维素中的一种或者两种。

3.根据权利要求1所述的过瘤胃蛋氨酸的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述双螺杆挤出机中挤出过程的温度为80~100℃。

4.根据权利要求1所述的过瘤胃蛋氨酸的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述双螺杆挤出机排气口接入真空***进行抽气。

5.根据权利要求1所述的过瘤胃蛋氨酸的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述的中粘度乙基纤维素为N20乙基纤维素或N22乙基纤维素。

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