植酸酶預(yù)混劑微粒(丸)的制備工藝與設(shè)備

luyafei414

　　一、前言
　　植酸酶在動物腸道中有效分解植酸磷,從而提高磷的生物可用度,減少磷的直接排泄給環(huán)境帶來的污染.
　　動物胃液中的消化酶可分解植酶,導(dǎo)致其不能充分分解植酸磷,因而應(yīng)進(jìn)行腸溶包衣確保在胃液中不能溶出.
　　二、制粒(丸)的目的
　　*增加流動性:作為預(yù)混劑30～80目顆粒,確保混合時,不易分層,達(dá)到高度分散的目的.
　　*減少粉塵飛揚(yáng),利于飼料顆粒制粒,改善操作環(huán)境.
　　*增加強(qiáng)度:避免在飼料制粒操作時不被破碎.
　　*降低表面積:通過制粒降低表面積,增加強(qiáng)度,以備包衣作業(yè).
　　三、制粒及設(shè)備
　　*噴霧制粒
　　壓力式噴霧造粒是以發(fā)酵液通過高壓霧化,直接噴霧成60～100目的微粒.
　　A、機(jī)理
　　料液經(jīng)過濾后由高壓泵送至壓力式噴頭霧化;空氣經(jīng)過濾、加熱后進(jìn)入噴霧干燥塔,霧粒與熱空氣在塔內(nèi)并流,經(jīng)對流干燥方式完成水份的干燥.成品顆粒由塔底排出,細(xì)粉隨排風(fēng)由旋風(fēng)分離器收集,水蒸汽隨排風(fēng)由引風(fēng)機(jī)抽出.
　　B、影響因素
　　a.進(jìn)風(fēng)溫度
　　提高進(jìn)風(fēng)溫度是提高熱效率的有效途徑.植酸酶最佳安全操作溫度為140℃～165℃.進(jìn)風(fēng)溫度過高會使酶活單位下降;過低則會產(chǎn)生顆粒水份超標(biāo).
　　b.排風(fēng)溫度的控制
　　排風(fēng)溫度通過進(jìn)料速度和風(fēng)量,進(jìn)風(fēng)溫度等參數(shù)調(diào)控.在噴霧干燥過程中,由于排風(fēng)直接接觸干料,因此過高的排風(fēng)溫度將導(dǎo)致酶活的急劇下降,通常在60～75℃之間.
　　c.噴霧壓力
　　噴霧壓力高低直接影響顆粒度大小,壓力越高,顆粒越細(xì),常用壓力2.5～4MPa.
　　d.漿料性質(zhì)
　　適當(dāng)?shù)奶砑虞o料與濃縮液混合噴霧,對成粒至關(guān)重要.由于植酸酶噴霧濃度低,以并流方式噴霧干燥顆粒趨于空心或多孔,因此,調(diào)節(jié)輔料對成粒極為有效.
　　A.噴霧制粒的特點
　　由液體直接瞬間制粒,干燥時間短,不會導(dǎo)致酶活下降.
　　采用高塔造粒,一次性成粒率極高(>80%),顆粒為空心或多孔性,強(qiáng)度低,不利于后續(xù)包衣操作.
　　l流化床噴霧造粒
　　A、制粒機(jī)理
　　酶粉和輔料投入流化床錐形料斗內(nèi),熱風(fēng)經(jīng)分布板后促使物料建立流化態(tài),多成份物料得以充分混合,然后將發(fā)酵液由壓縮空氣霧化后噴入流化的粉層成粒,細(xì)粉由布袋過濾器捕集起來,并由氣缸清灰返回流化床再聚附成粒.
　　B、影響制粒的因素
　　a.進(jìn)風(fēng)溫度
　　進(jìn)風(fēng)溫度高,床內(nèi)質(zhì)熱傳遞速度加快,可以增加噴霧速度,因而成粒速度加快.但是,過高進(jìn)風(fēng)溫度將導(dǎo)致床內(nèi)潤濕能力下降,成粒過程慢或無法制粒及活性下降;過低的進(jìn)風(fēng)溫度則因床內(nèi)水份來不及干燥,導(dǎo)致物料水份不斷上升,容易造成結(jié)團(tuán),形成溝流,惡化流化過程,顆粒不勻,甚至無法噴液.
　　植酸酶的合適進(jìn)風(fēng)溫度在45～55度間選擇
　　b.流化風(fēng)量
　　流化風(fēng)量除提供流化所必須的足夠動力外,還作為蒸發(fā)制粒漿液水份的載體,流化風(fēng)量大,粉料流動性好,成粒越均勻,但過大的流化風(fēng)里將導(dǎo)致:
　　(1)顆粒摔碎嚴(yán)重,成粒速度減慢
　　(2)粉塵夾帶嚴(yán)重,加重布袋積粉,增加阻力,風(fēng)量過低則流化平緩,成粒不均.
　　c.漿料性質(zhì)
　　漿液濃度、粘度和供給速度對顆粒的硬度,成粒率大小、強(qiáng)度、崩解性、溶出率、生物可用度等均有重要影響.
　　首先,漿液的用量越多成粒越大,密度增加,顆粒越致密結(jié)實,這是因為漿液用量增加,標(biāo)志床內(nèi)潤濕?透能力增加的原故.
　　其二,漿液濃度增加,粉粒間架橋能力提高,成粒速度快.
　　d.霧化用壓縮空氣
　　沸騰制粒工藝所采用的氣流式霧化器利用高速(近音速)壓縮空氣與液體在噴嘴口處的速度差將漿液撕裂霧化,霧化空氣壓力越高,霧化粒越細(xì),成粒均勻,反之相反.
　　e.噴嘴霧化器的位置和霧化角
　　噴嘴距離流化床位置越高或霧化角越大,其霧粒投至流化床范圍越大,粉液結(jié)合越好,成粒均勻.但因距離增加,霧粒穿透粉末能力減弱,即潤濕能力降低,成粒細(xì)小,速度變慢.
　　使用本法的廠家有:四川禾本生物有限公司、福建福大百特科技發(fā)展有限公司、北京昕地美飼料科技有限公司等企業(yè).
　　四、制丸及設(shè)備
　　1、制丸的目的
　　*降低生產(chǎn)成本
　　微丸具有最小的表面積及表面高致密性,因此,對植酸酶微丸進(jìn)行腸溶包衣具有最低的增重比,節(jié)約有機(jī)溶劑和包衣材料的使用量,縮短了包衣時間,從而提高生產(chǎn)效益.
　　粒度分布與包衣增重比比較表:
　　粒度>80目粉體60~100噴霧粒子40~60流化造粒30~60微丸
　　粘結(jié)劑HPMC2%HPMC1%
　　包材HPMCP22%HPMCP17.5%HPMCP15%HPMCP11%
　　*提高生物利用度
　　制丸應(yīng)包衣工藝的要求,通過對微丸進(jìn)行耐高溫腸溶包衣,植酸酶在飼料制粒時活性得到保護(hù),同時由于腸溶包衣在動物胃中不會溶出,提高了在腸道中的生物可用度.
　　2、制丸及設(shè)備
　　微丸系統(tǒng)是常州市佳發(fā)制粒干燥設(shè)備有限公司首推的制劑新工藝,先后已被云南康和生物工程有限公司、北京昕大洋科技發(fā)展有限公司、江西南昌美多星生物科技有限公司、廣州巨元生化科技有限公司等單位選用.
　　A、制丸工藝
　　濃縮液與吸附性輔料混合,制備濕材.
　　濕材經(jīng)擠壓造粒機(jī)制備成條狀顆粒.
　　濕條狀顆粒經(jīng)離心拋圓機(jī)滾圓成丸.
　　濕丸在流化床內(nèi)完成水份的干燥.
　　B、影響制丸的因素
　　粘結(jié)劑
　　根據(jù)輔料特點決定粘結(jié)劑用量,以玉米芯材為輔料可直接吸附植酸酶溶液,當(dāng)以淀粉等吸附性差的物料時,根據(jù)后續(xù)工藝要求,還需要添加水溶性的粘結(jié)劑.粘結(jié)劑用量以制粒來確定,過多會導(dǎo)致大粒或團(tuán)塊,過少會出現(xiàn)干燥后粉塵量過大.
　　輔料
　　玉米芯等吸附性強(qiáng)、塑性良好的輔料在拋圓機(jī)內(nèi)成丸容易.輔料應(yīng)滿足:①塑性良好,易于成型、滾圓.②粘性適度.高粘度拋圓同時出現(xiàn)大團(tuán),粘度低時則會散裂,無法制丸.
　　常州市佳發(fā)制粒干燥設(shè)備有限公司在長期制丸工藝探索中,摸索出獨特的空白丸芯配方,微丸真球度高,成本低.
　　C、特點
　　混合、制粒、拋圓、干燥四步作業(yè),每道工序工藝簡單,生產(chǎn)指標(biāo)容易控制.
　　制粒后滾圓、成丸均勻,其過程在常溫條件下完成,并低溫流化干燥,確保活性單位不致下降較多.
　　五、包衣及設(shè)備
　　1、包衣的目的
　　*穩(wěn)定活性:薄膜包衣便于存放,減少活性單位下降.
　　*改善外觀:著色包衣,增加美感.
　　*提高生物利用度:通過腸溶包衣確保在胃液中活性單位不下降,從而提高在腸溶中的生物利用度,有效分解腸道中的植酸磷.
　　2、包衣膜材的選擇
　　(1)丙稀酸樹脂
　?、?、Ⅲ號丙稀酸樹脂均為耐胃酸腸溶包材.
　　丙稀酸Ⅱ號樹脂(L100):非水溶性腸溶材料,在PH>6的介質(zhì)中溶解.
　　優(yōu)點:成膜性好,耐胃酸,在PH>7的微堿性緩沖液中較Ⅲ號樹脂慢.
　　缺點:不溶于水,需用乙醇等有機(jī)溶劑介質(zhì),衣材成本高.
　　丙稀酸Ⅲ號樹脂(S):非水溶性腸溶材料,可溶解于PH>7的弱堿性介質(zhì).
　　優(yōu)點:成膜性、光澤度較Ⅱ號樹脂好.
　　缺點:粘度大,溶解度(PH>7)較Ⅱ號快,由于這一特點較少單獨使用,而常與Ⅱ號混用達(dá)到互補(bǔ)目的.
　　(2)羥丙基甲基纖維素鄰苯二甲酸脂(HPMCP)
　　該材料不溶于PH>5.5的酸性溶液,是良好的腸溶材料,其成膜性、衣膜塑性均較良好,并對溫度穩(wěn)定.
　　3、包衣設(shè)備
　　A、旋流流化床流程系統(tǒng)示意圖
　　B、結(jié)構(gòu)特點
　　a.輻射式進(jìn)風(fēng)驅(qū)動盤
　　*熱空氣以輻射切向進(jìn)入,物料作三維運(yùn)動,與頂噴流化床比較達(dá)到快速混合并不產(chǎn)生分層.
　　*物料在床內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)翻騰,比頂噴更為規(guī)則,因而利于實現(xiàn)粉、粒、丸均勻包衣.
　　*物料在床內(nèi)運(yùn)行同時,產(chǎn)生自轉(zhuǎn),其表面成膜厚度均勻,因而可應(yīng)用于緩控釋包衣.
　　b.霧化器
　　*三流體霧花器:內(nèi)層氣用以霧化,外層氣則在出口處將霧化區(qū)與物料隔離,確保無粘連.
　　*霧化器埋入物料層底噴操作,霧粒到達(dá)物粒表面距離極短,包衣時,霧粒不致形成噴霧干燥,確保完全利用,生產(chǎn)成本低.
　　*多噴槍作業(yè)并不產(chǎn)生交叉影響,生產(chǎn)效率提高.
　　六、結(jié)論
　　1、流化床制備30~80目預(yù)混劑植酸酶顆粒,成粒均勻.
　　2、旋流流化床一步完成植酸酶的制粒、制丸及包衣,縮減了生產(chǎn)工藝,降低操作成本.
　　3、以微丸產(chǎn)品進(jìn)行耐高溫腸溶包衣,避免在胃液中被分解,提高生物利用度.
　　4、常溫狀態(tài)下制丸,低溫干燥及包衣,活性下降低.

朱習(xí)春

工藝有點復(fù)雜，價格有點貴