Die vorliegende Erfindung betrifft die Formulierung von Enzymen, vorzugsweise Futterenzymen, zu stärkehaltigen Granulaten und Verfahren zur Herstellung derartiger enzymhaltiger Granulate. Diese (genießbaren) Granulate können dann in Tierfutter verwendet werden.

Es ist fast schon allgemein üblich geworden, in Tierfutter, z.B. für Vieh, verschiedene Enzyme zu verwenden. Die Herstellung dieser Enzyme erfolgt in der Regel durch Kultivierung von Mikroorganismen in großtechnischen Fermentern, die von industriellen Enzymherstellern betrieben werden. Am Ende der Fermentation wird die erhaltene „Brühe" in der Regel zur Trennung der Biomasse (der Mikroorganismen) von dem gewünschten Enzym (in Lösung) einer Reihe von Filtrationsschritten unterworfen. Danach wird die Enzymlösung als Flüssigkeit verkauft (oft nach Zusatz verschiedener Stabilisatoren) oder zu einer Trockenformulierung verarbeitet.

Von Flüssig- und Trockenenzymformulierungen wird in der Futtermittelindustrie in technischem Maßstab Gebrauch gemacht. Flüssigformulierungen können dem Futter nach dem Pelletieren zugesetzt werden, damit eine Wärmeinaktivierung des Enzyms bzw. der Enzyme, die beim Pelletierungsprozeß auftreten würde, vermieden wird. Die Enzymmengen in den fertigen Futterzubereitungen sind jedoch in der Regel sehr klein, was eine homogene Dispergierung des Enzyms im Futter erschwert, und Flüssigkeiten sind bekanntlich schwieriger gleichmäßig in das Futter einzumischen als trockene Bestandteile. Darüber hinaus benötigt man für die Zugabe von Flüssigkeiten zu dem Futter nach dem Pelletieren spezielle (teure) Apparaturen, die gegenwärtig in den meisten Futtermühlen nicht zur Verfügung stehen (wegen der zusätzlichen Kosten).

Trockenenzymformulierungen sind dagegen mit dem Nachteil der Wärmeinaktivierung der Enzyme beim Pelletieren behaftet. Bei bevorzugten Herstellungsvorschriften in der Futtermittelindustrie wird mit Dampf pelletiert, wobei in das Futter vor dem Pelletieren ein- oder mehrmals Dampf eingeblasen wird. Beim anschließenden Pelletieren wird das Futter durch eine Matrize oder Düse gepreßt, wonach die erhaltenen Stränge in geeignete Pellets variabler Länge geschnitten werden. Der Feuchtigkeitsgehalt unmittelbar vor dem Pelletieren liegt im allgemeinen zwischen 18 und 19%. Bei diesem Verfahren kann die Temperatur auf 60–95°C ansteigen. Der kombinierte Effekt von hohem Feuchtigkeitsgehalt und hoher Temperatur ist für die meisten Enzyme schädlich. Diese Nachteile sind auch bei anderen Arten thermomechanischer Behandlungen, wie Extrusion und Expansion, anzutreffen.

Zur Überwindung dieser Probleme wird in der EP-A-0,257,996 vorgeschlagen, daß die Stabilität von Enzymen bei der Futterverarbeitung durch Herstellung einer Enzym-„Vormischung", wobei eine enzymhaltige Lösung auf einem aus Mehl bestehenden getreidebasierten Träger absorbiert und die Vormischung danach pelletiert und getrocknet wird, verbessert werden könnte. Diese auf Mehl basierenden Vormischungen eignen sich jedoch aufgrund ihrer Klebrigkeit nicht für schonendere Methoden der Verarbeitung (der teigartigen Vormischung) zu Granulaten, wie Extrudieren bei Niederdruck oder Granulieren unter stark scherenden Bedingungen.

Verschiedene Enzymhersteller haben alternative Formulierungsmethoden entwickelt, um die Stabilität von Trockenenzymprodukten bei der Pelletierung und Lagerung zu verbessern.

Die EP-A-0,569,468 (Novo Nordisk) betrifft eine Formulierung aus einem enzymhaltigen „T-Granulat", das mit einem hochschmelzenden Wachs oder Fett, das die Beständigkeit gegenüber den Pelletierbedingungen verbessern soll, überzogen ist. Zur Herstellung des Granulats wird ein trockener anorganischer Füllstoff (z.B. Natriumsulfat) in einem stark scherenden Granulator mit der Enzymlösung vermischt. Die EP-A-0,569,468 lehrt, daß jeglicher vorteilhafte Effekt des Überzugs hinsichtlich der Pelletierungsstabilität für den beschichteten Granulattyp, der in diesem Fall auf einem Natriumsulfatfüllstoff basiert, spezifisch ist. Das Absorptionsvermögen dieser (Natriumsulfat-)Füllstoffe ist jedoch viel geringer als dasjenige von Trägern wie Mehl, was unerwünscht ist, wenn man konzentriertere enzymhaltige Granulate herstellen will.

Darüber hinaus haben die Granulate eine breite Teilchengrößenverteilung, was die Erzielung einer durchweg homogenen Enzymkonzentration erschwert. Außerdem wird die Bioverfügbarkeit des Enzyms für das Tier durch den Wachs- oder Fettüberzug herabgesetzt.

Die EP 758 018 betrifft salzstabilisierte sprühgetrocknete feste Enzymzubereitungen, die anorganische Salze und getreidebasierte Träger, wie Weizengrießkleie oder Reishülsen, enthalten.

Auch die WO-A-97/16076 (Novo Nordisk) betrifft die Verwendung von Wachsen und anderen wasserunlöslichen Substanzen in teilchenförmigen Materialien, aber hier werden sie als Matrixmaterial eingesetzt.

Daher besteht Bedarf an stabilen Enzymformulierungen, die auf einem Träger basieren, welcher für andere Granulationsverfahren als die Pelletierung geeignet ist und ein hohes Absorptionsvermögen aufweisen kann.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Phosphatase enthaltenden Granulats, das zur Verwendung in einem Tierfutter geeignet ist, bereitgestellt, bei dem man eine Phosphatase, einen festen Träger, der mindestens 30 Gew.-% Stärke enthält, und Wasser in entsprechenden relativen Mengen zu Phosphatase enthaltenden Granulatkörnern mit einem Wassergehalt von 30 bis 40% verarbeitet und die Granulatkörner trocknet. Mit dem nach diesem Verfahren (welches den zweiten Aspekt der Erfindung bildet, die auch ein Granulat, enthaltend getrocknete Granulatkörner aus einem Enzym und einem festen Träger, der mindestens 30 Gew.-% Stärke enthält, abdeckt) erhältlichen Phosphatase enthaltenden Granulat sollen die im Stand der Technik angetroffenen Probleme gelöst oder zumindest abgeschwächt werden.

Die Erfindung kann somit Verfahren zur Herstellung von Enzymformulierungen in Form von Granulaten mit Kohlenhydrat als Träger bereitstellen. Der Träger kann teilchen- oder pulverförmig sein. Das Enzym und das Wasser werden vorzugsweise als enzymhaltige (vorzugsweise wäßrige) Flüssigkeit, wie eine Lösung oder eine Aufschlämmung, bereitgestellt, die mit dem festen Träger vermischt und auf dem Träger absorbieren gelassen werden kann. Bei oder nach dem Mischen werden die enzymhaltige Flüssigkeit und der Träger zu einem Granulat verarbeitet, welches danach getrocknet werden kann. Durch Verwendung des Kohlenhydratträgers können möglicherweise große Mengen der enzymhaltigen Flüssigkeit (und damit des Enzyms) absorbiert werden. Die Mischung kann in Form einer plastischen Paste oder einer nichtelastischen Masse, die leicht zu Granulatkörnern verarbeitet werden kann und beispielsweise extrudierbar ist, verwendet werden. Der Träger ist zweckmäßigerweise nicht faserförmig, damit die Granulation sich einfacher gestaltet: faserförmige Materialien können eine Granulation durch Extrusion verhindern.

Eine Reihe von Druckschriften des Standes der Technik betreffen verschiedene Enzyme enthaltende Pellets, die aber als Detergentien, oft in Waschmittelzusammensetzungen, Anwendung finden. Im Gegensatz dazu findet die vorliegende Anmeldung in Tierfutter Anwendung, und aus diesem Grund sind die erfindungsgemäßen Granulate genießbar (für Tiere) und vorzugsweise auch verdaubar. Es kommt daher nicht überraschend, daß die erfindungsgemäßen Granulate, Granulatkörner und Zusammensetzungen frei von Seifen, Detergentien, Bleichmitteln oder bleichend wirkenden Verbindungen, Zeolithen, Bindemitteln, Füllstoffen (TiO₂, Kaolin, Silicaten, Talk usw.) usw. sind.

Das genießbare Kohlenhydratpolymer sollte so gewählt werden, daß es für das Tier, für welches das Futter vorgesehen ist, genießbar und vorzugsweise auch verdaubar ist. Das Polymer enthält Glucoseeinheiten (z. B. ein Glucose enthaltendes Polymer) oder (C₆H₁₀O₅)_n-Einheiten. Das Kohlenhydratpolymer enthält &agr;-D-Glucopyranoseeinheiten, Amylose (ein lineares (1 → 4)-&agr;-D-Glucanpolymer) und/oder Amylopektin (ein verzweigtes D-Glucan mit &agr;-D-(1 → 4)- und &agr;-D-(1 → 6)-Bindungen). Das gewählte Kohlenhydratpolymer ist Stärke. Andere geeignete glucosehaltige Polymere, die neben Stärke verwendet werden können, sind u.a. &agr;-Glucane, &bgr;-Glucane, Pektin (wie z.B. Protopektin) und Glykogen. In Betracht kommen auch Derivate dieser Kohlenhydratpolymere, wie Ether und/oder Ester davon, wenngleich verkleisterte Stärke häufig vermieden wird und daher nicht vorliegen darf. Zweckmäßigerweise ist das Kohlenhydratpolymer wasserunlöslich.

In den hier beschriebenen Beispielen wird Mais-, Kartoffel- und Reisstärke verwendet. Stärke aus anderen Quellen (z.B. Pflanzen, wie Gemüse oder Getreide), wie Tapioka, Maniok, Weizen, Mais, Sago, Roggen, Hafer, Gerste, Yamswurzel, Sorghum oder Pfeilwurz ist jedoch ebenso gut anwendbar. Ganz analog können im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl native als auch modifizierte Stärketypen (z.B. Dextrin) verwendet werden. Das Kohlenhydrat (z.B. Stärke) enthält vorzugsweise wenig oder gar kein Protein, z.B. weniger als 5 Gew.-%, wie weniger als 2 Gew.-% und vorzugsweise weniger als 1 Gew.-%.

Unabhängig von der Art der Stärke (oder des anderen Kohlenhydratpolymers) sollte sie in einer Form vorliegen, in der sie in einem Tierfutter verwendet werden kann, mit anderen Worten einer genießbaren oder verdaubaren Form.

Die Stärke macht mindestens 30 Gew.-% des festen Trägers aus, im Optimalfall mindestens 40 Gew.-%. Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Hauptkomponente des festen Trägers um das Kohlenhydrat (z.B. Stärke), beispielsweise mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 60 Gew.-%, zweckmäßigerweise mindestens 70 Gew.-% und im Optimalfall mindestens 80 Gew.-%. Diese Gewichtsprozentangaben beziehen sich auf das Gesamtgewicht der nichtenzymatischen Komponenten im fertigen trockenen Granulat.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können das Enzym und das Wasser vor dem Inberührungbringen mit dem festen Träger in der gleichen Zusammensetzung vorliegen. Hierbei kann man eine enzymhaltige wäßrige Flüssigkeit bereitstellen. Bei dieser Flüssigkeit kann es sich um eine Lösung oder eine Aufschlämmung handeln, die aus einem Fermentationsverfahren kommt oder sich davon ableitet. Bei diesem Fermentationsverfahren handelt es sich im allgemeinen um ein Verfahren, bei dem das Enzym produziert wird. Das Fermentationsverfahren kann eine Brühe ergeben, die die Mikroorganismen (die das gewünschte Enzym produzieren) und eine wäßrige Lösung enthält. Diese wäßrige Lösung kann nach Trennung von den Mikroorganismen (beispielsweise durch Filtration) die enzymhaltige wäßrige Flüssigkeit sein, die im Rahmen der Erfindung verwendet wird. Somit handelt es sich nach bevorzugten Ausführungsformen bei der enzymhaltigen wäßrigen Flüssigkeit um ein Filtrat.

Die Menge der enzymhaltigen Flüssigkeit (und somit des Enzyms), die auf dem Träger absorbiert werden kann, ist in der Regel durch die absorbierbare Wassermenge begrenzt. Für natürliche körnige Stärke kann diese ohne Anwendung erhöhter Temperaturen (die die Stärke zum Quellen bringen) zwischen 25–30 Gew.-% variieren. In der Praxis wird der dem Kohlenhydrat zuzusetzende Prozentanteil an Enzymflüssigkeit häufig viel größer sein als dies, da die enzymhaltige Flüssigkeit in der Regel eine beträchtliche Menge an Feststoffen enthalten wird. Die Enzymlösung kann etwa 25 Gew.-% Feststoffe enthalten, so daß das Kohlenhydrat (Stärke) und die Enzymlösung in einem Verhältnis von Kohlenhydrat zu Enzymlösung von 0,5:1 bis 2:1, z.B. 1,2:1 bis 1,6:1, wie in einem Verhältnis von etwa 60 Gew.-%:40 Gew.-%, vermischt werden können. Vorzugsweise ist die zu dem festen Träger gegebene Flüssigkeitsmenge so groß, daß (weitgehend) das gesamte Wasser in der (wäßrigen) Flüssigkeit von dem in dem festen Träger vorliegenden Kohlenhydrat absorbiert wird.

Bei erhöhten Temperaturen können Stärke und andere Kohlenhydratpolymere unter Quellung viel größere Wassermengen absorbieren. Daher ist das Kohlenhydratpolymer wünschenswerterweise zur Absorption von Wasser (oder enzymhaltigen wäßrigen Flüssigkeiten) in der Lage. So kann beispielsweise Maisstärke Wasser bei 60°C bis zum Dreifachen ihres Gewichts und bei 70°C bis zum Zehnfachen ihres Gewichts absorbieren. Somit ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Anwendung höherer Temperaturen zwecks Absorption einer größeren Menge enzymhaltiger Flüssigkeit vorgesehen und in der Tat bevorzugt, insbesondere beim Arbeiten mit thermostabilen Enzymen. Für diese Enzyme wird daher das Mischen des festen Trägers und der Flüssigkeit (oder des Enzyms und des Wassers) bei einer erhöhten Temperatur (z.B. oberhalb von Raumtemperatur), wie über 30°C, vorzugsweise über 40°C und im Optimalfall über 50°C, durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Flüssigkeit bei dieser Temperatur bereitgestellt werden.

Im allgemeinen sind jedoch nichtquellende Bedingungen bei niedrigeren Temperaturen (z.B. Umgebungstemperaturen) bevorzugt, damit durch Instabilität von (wärmeempfindlichen) Enzymen bei höheren Temperaturen bedingte Aktivitätsverluste auf ein Minimum reduziert werden können. Die Temperatur beim Mischen des Enzyms und des Wassers beträgt zweckmäßigerweise 20 bis 25°C.

Für die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Herstellung der Mischung aus dem Enyzm, dem Wasser (z.B. einer enzymhaltigen Flüssigkeit) und dem festen Träger zu Granulatkörnern verwendete mechanische Verarbeitung (mit anderen Worten Granulation) kommen bekannte Techniken in Betracht, die bei Nahrungsmittel-, Futter- und Enzymformulierungsverfahren häufig zur Anwendung kommen. Dies umfaßt beispielsweise Expandieren, Extrudieren, Sphäronisieren, Pelletieren, Granulieren unter hochscherenden Bedingungen, Trommelgranulieren, Wirbelschichtagglomerieren oder eine Kombination davon. Diese Verfahren sind in der Regel durch einen Eintrag von mechanischer Energie, wie dem Antrieb einer Schnecke oder der Drehung eines Mischmechanismus, dem Druck eines Rollmechanismus einer Pelletiervorrichtung, der Bewegung von Teilchen durch eine sich drehende Bodenplatte eines Wirbelschichtagglomerators oder der Bewegung von Teilchen durch einen Gasstrom oder einer Kombination davon, gekennzeichnet. Mit diesen Verfahren kann der feste Träger (z.B. in Form eines Pulvers) mit dem Enzym und dem Wasser, beispielsweise einer enzymhaltigen Flüssigkeit (einer wäßrigen Lösung oder Aufschlämmung) vermischt und danach granuliert werden.

Alternativ dazu kann man den festen Träger mit dem Enzym (z.B. in Pulverform) vermischen und dann Wasser, wie eine Flüssigkeit (oder Aufschlämmung), zusetzen (die als Granulierflüssigkeit dienen kann).

Nach noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Granulat (z.B. ein Agglomerat) durch Aufsprühen oder Auftragen der enzymhaltigen Flüssigkeit auf den Träger hergestellt, wie in einem Wirbelschichtagglomerator. Hier können die erhaltenen Granulatkörner ein Agglomerat enthalten, wie es in einem Wirbelschichtagglomerator hergestellt werden kann.

Vorzugsweise umfaßt das Mischen der enzymhaltigen Flüssigkeit mit dem festen Träger auch das Kneten der Mischung. Dadurch kann die Plastizität der Mischung zwecks leichterer Granulation (z.B. Extrusion) verbessert werden.

Wird das Granulat durch Extrudieren hergestellt, so führt man die Extrusion vorzugsweise bei niedrigem Druck durch. Dies kann den Vorteil bieten, daß die Temperatur der extrudierten Mischung nicht oder nur leicht ansteigt. Zur Extrusion bei Niederdruck gehört beispielsweise die Extrusion in einem Fuji-Paudal-Korbextruder oder einer Fuji-Paudal-Kuppelstrangpresse. Vorzugsweise führt die Extrusion nicht zu einem Anstieg der Temperatur des extrudierten Materials auf über 40°C. Bei der Extrusion können an sich schon Granulatkörner anfallen (die Granulatkörner können nach Durchgang durch eine Düse abbrechen), oder man kann eine Schneidvorrichtung einsetzen.

Die Granulatkörner weisen einen Wassergehalt von 30 bis 40%, wie von 33 bis 37%, auf. Der Enzymgehalt liegt zweckmäßigerweise bei 3 bis 15%, wie 5 bis 12% (z.B. mindestens 50.000 ppm).

Die erhaltenen Granulatkörner können abgerundet (z.B. sphäronisiert), wie in einem Sphäronisator, z.B. einer MARUMERISER^TM-Maschine, und/oder verdichtet werden. Die Granulatkörner können vor dem Trocknen sphäronisiert werden, da dadurch die Staubbildung im fertigen Granulat verringert und/oder eine Beschichtung des Granulats erleichtert werden kann.

Die Granulatkörner können dann getrocknet werden, wie in einem Wirbelschichttrockner, oder im Fall der Wirbelschichtagglomeration sofort zu (festen trockenen) Granulaten getrocknet werden (im Agglomerator). Der Fachmann kann sich auch anderer bekannter Verfahren zur Trocknung von Granulatkörnern in der Nahrungsmittel-, Futtermittel- oder Enzymindustrie bedienen. Zweckmäßigerweise ist das Granulat fließfähig.

Die Trocknung erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 25 bis 60°C, wie 30 bis 50°C. Hierbei kann das Trocknen 10 Minuten bis einige Stunden, wie 15 bis 30 Minuten, dauern. Die erforderliche Zeitspanne hängt natürlich von der Menge zu trocknender Granulatkörner ab, beträgt aber als Faustregel 1 bis 2 Sekunden pro kg Granulatkörner.

Nach dem Trocknen der Granulatkörner enthält das erhaltene Granulat vorzugsweise 3 bis 10%, wie 5 bis 9%, Wasser.

Das Granulat kann auch mit einem Überzug versehen werden, um für zusätzliche (z.B. bevorzugte) Eigenschaften zu sorgen, wie geringen Staubgehalt, Farbe, Schutz des Enzyms gegenüber der Umgebung, verschiedene Enzymaktivitäten in einem Granulat oder eine Kombination davon. Die Granulatkörner können ferner mit einem Fett, einem Wachs, einem Polymer, einem Salz und/oder einer Salbe oder einem Überzug (z.B. einer Flüssigkeit) mit einem (zweiten) Enzym oder einer Kombination davon beschichtet werden. Es versteht sich, daß gewünschtenfalls einige Schichten (verschiedener) Überzüge aufgebracht werden können. Zum Aufbringen des Überzugs bzw. der Überzüge auf die Granulate steht eine Reihe von bekannten Verfahren zur Verfügung, u.a. die Verwendung einer Wirbelschicht, eines hochscherenden Granulators, eines Mischgranulators oder eines Nauta-Mischers.

Nach anderen Ausführungsformen kann man in das Granulat zusätzliche Bestandteile einarbeiten, z.B. als Verarbeitungshilfsmittel und/oder zur weiteren Verbesserung der Pelletierungsstabilität und/oder der Lagerstabilität des Granulats. Eine Reihe derartiger bevorzugter Zusatzstoffe wird im folgenden besprochen.

In das Granulat können Salze eingearbeitet werden (z.B. mit dem festen Träger oder dem Wasser). Vorzugsweise kann man ein oder mehrere anorganische Salze zusetzen (wie in der EP-A-0,758,018 vorgeschlagen), was die Verarbeitungs- und Lagerstabilität der trockenen Enzymzubereitung verbessern kann. Bevorzugte anorganische Salze sind wasserlöslich. Sie können ein zweiwertiges Kation, wie Zink (insbesondere), Magnesium und Calcium, enthalten. Als Anion ist Sulfat ganz besonders bevorzugt, obwohl auch andere Anionen, die zu Wasserlöslichkeit führen, in Betracht kommen. Die Salze können in fester Form zugegeben werden (z.B. zu der Mischung). Alternativ dazu kann man das Salz bzw. die Salze vor dem Mischen mit dem festen Träger in dem Wasser oder der enzymhaltigen Flüssigkeit lösen. Zweckmäßigerweise wird das Salz in einer Menge von mindestens 15 Gew.-% (bezogen auf das Enzym), wie mindestens 30%, bereitgestellt. Sie kann jedoch bis zu mindestens 60 Gew.-% oder sogar 70 Gew.-% (wiederum bezogen auf das Enzym) betragen. Diese Mengen können entweder für die Granulatkörner oder für das Granulat gelten. Das Granulat kann daher weniger als 12 Gew.-% des Salzes enthalten, beispielsweise 2,5 bis 7,5%, z.B. 4 bis 6%.

Wenn das Salz in dem Wasser bereitgestellt wird, dann kann es in einer Menge von 5 bis 30 Gew.-%, wie 15 bis 25%, vorliegen.

Eine weitere Verbesserung der Pelletierungsstabilität ergibt sich möglicherweise durch Einarbeitung von hydrophoben, gelbildenden oder sich (z.B. in Wasser) langsam auflösenden Verbindungen. Diese können in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, wie 2 bis 8 Gew.-% und vorzugsweise 4 bis 6 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht an Wasser und festen Trägerbestandteilen) bereitgestellt werden. Beispiele für geeignete Substanzen sind derivatisierte Cellulosen, wie HPMC (Hydroxypropylmethylcellulose), CMC (Carboxymethylcellulose), HEC (Hydroxyethylcellulose), Polyvinylakohole (PVA) und/oder genießbare Öle. Genießbare Öle, wie Sojaöl oder Canolaöl, können als Verarbeitungshilfsmittel zugegeben werden (z.B. zu der zu granulierenden Mischung), wenngleich es häufig bevorzugt sein wird, daß das Granulat keine hydrophoben Substanzen (z.B. Palmöl) enthält.

Vorzugsweise haben die Granulatkörner eine verhältnismäßig enge Größenverteilung (d.h. sie sind monodispers). Hierdurch kann eine homogene Verteilung des Enzyms in den Granulatkörnern und/oder des Enzymgranulats in dem Tierfutter erleichert werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren fallen im allgemeinen Granulate mit enger Größenverteilung an. Gegebenenfalls kann man jedoch einen zusätzlichen Schritt zur weiteren Verengung der Größenverteilung der Granulatkörner, wie Sieben, in das Verfahren aufnehmen. Die Größenverteilung des Granulats liegt zweckmäßigerweise zwischen 100 &mgr;m und 2000 &mgr;m, vorzugsweise zwischen 200 um und 1800 &mgr;m und im Optimalfall zwischen 300 &mgr;m und 1600 &mgr;m. Die Granulatkörner können unregelmäßig (aber vorzugsweise regelmäßig) geformt sein, beispielsweise ungefähr kugelförmig.

Das Wasser oder die enzymhaltige Flüssigkeit kann ein oder mehrere Enzyme enthalten, die in der Regel mikrobiellen Ursprungs sind, z.B. aus einer mikrobiellen Fermentation erhalten werden. In der Regel liegt das Enzym in aktiver Form vor (es kann beispielsweise katalytisch oder physiologisch aktiv sein). Vorzugsweise liegt die Flüssigkeit in konzentierter Form, wie ein Ultrafiltrat (UF), vor, was möglicherweise die Herstellung eines Granulats mit einem gewünschten Aktivitätsniveau gestattet.

Geeignete Enzyme sind in Tierfutter, das Haustierfutter einschließt, einzuarbeitende Futterenzyme. Das erfindungsgemäße Granulat enthält eine Phosphatase. Diese Enzyme dienen oft zur Verbesserung der Futterverwertung, z.B. durch Verringerung der Viskosität oder durch Verringerung des antinutritiven Effekts bestimmter Futterverbindungen. Futterenzyme (wie Phytase) verringern die Menge umweltschädlicher Verbindungen im Dung. Enzyme für diese Zwecke sind: Phosphatasen wie Phytasen (sowohl 3-Phytasen als auch 6-Phytasen) und/oder saure Phosphatasen; Carbohydrasen, wie amylolytische Enzyme und/oder pflanzenzellwandabbauende Enzyme einschließlich Cellulasen wie &bgr;-Glucanasen, Hemicellulosen wie Xylanasen oder Galactanasen; Peptidasen; Galactosidasen, Pektinasen, Esterasen; Proteasen, vorzugsweise mit neutralem und/oder saurem pH-Optimum; und Lipasen, vorzugsweise Phospholipasen wie die Säugetierpankreas-Phospholipasen A2.

Vorzugsweise schließt das Enzym keine stärkeabbauenden Enzyme (beispielsweise Amylasen) ein. Bei einigen Ausführungsformen können Proteasen ausgeschlossen sein, da sie bei Einnahme schädlich sein können.

Mit einer Phosphatase, wie einer Phytase, weist das fertige Granulat vorzugsweise eine Aktivität von 5.000 bis 10.000 FTU/g, wie 6.000 bis 8.000 FTU/g auf. Wenn es sich bei dem Enzym um ein pfanzenzellwandabbauendes Enzym, beispielsweise eine Cellulase und insbesondere eine Hemicellulase wie Xylanase, handelt, kann das fertige Granulat eine Enzymaktivität im Bereich von 3.000 bis 100.000 EXU/g, vorzugsweise 5.000 bis 80.000 EXU/g und im Optimalfall 8.000 bis 70.000 EXU/g aufweisen. Wenn es sich bei dem Enzym um eine Cellulase, wie &bgr;-Gluconase, handelt, kann das fertige Granulat eine Enzymaktivität im Bereich von 500 bis 15.000 BGU/g, vorzugsweise 1.000 bis 10.000 BGU/g und im Optimalfall 1.500 bis 7.000 BGU/g aufweisen.

Die Granulatkörner können 5 bis 20%, z.B. 7 bis 15%, des Enzyms bzw. der Enzyme enthalten. Das Enzym bzw. die Enzyme kann bzw. können natürlich vorkommen oder rekombinant sein.

Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf diese Enzyme angewandt werden, sondern gleichermaßen auch auf Polypeptide mit anderen biologischen Wirkungen, wie antigene Determinanten, beispielsweise diejenigen, die als Impfstoffe Verwendung finden, und/oder Polypeptide mit einem künstlich erhöhten Gehalt an essentiellen Aminosäuren, deren biologische Wirkung gegenüber thermischer Inaktivierung empfindlich sein kann, und der Begriff „Enzym" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung entsprechend zu verstehen.

Bei einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren geht man daher so vor, daß man:

• a. das Wasser, die Phosphatase und den festen Träger, der mindestens 30 Gew.-% Stärke enthält, vermischt, beispielsweise den festen Träger mit einer wäßrigen enyzmhaltigen Flüssigkeit vermischt;
• b. die erhaltene Mischung gegebenenfalls knetet;
• c. die Mischung granuliert, beispielsweise durch mechanische Verarbeitung, wobei man enzymhaltige Granulatkörner erhält, beispielsweise durch Verwendung eines Granulators oder durch Extrusion;
• d. die Granulatkörner gegebenenfalls sphäronisiert;
• e. die erhaltenen Granulatkörner trocknet, wobei man ein enzymhaltiges Granulat erhält.

Während des gesamten Verfahrens zielt man darauf ab, die Maximaltemperatur, der das Enzym bzw. die Enzyme ausgesetzt ist bzw. sind, unter 80°C zu halten.

Die erfindungsgemäßen Granulate eignen sich zur Verwendung bei der Herstellung von Tierfutter. Bei derartigen Verfahren wird das Granulat entweder als solches oder als Teil einer Vormischung mit Futtersubstanzen vermischt. Aufgrund ihrer Eigenschaften können die erfindungsgemäßen Granulate als Komponente einer Mischung verwendet werden, welche als Tierfutter gut geeignet ist, insbesondere wenn die Mischung mit Dampf behandelt und danach pelletiert wird. Die getrockneten Granulatkörner können in derartigen Pellets sichtbar oder erkennbar sein.

Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung eines Tierfutters oder einer Vormischung oder Vorstufe für ein Tierfutter, bei dem man ein Granulat gemäß dem zweiten Aspekt mit einer oder mehreren Tierfuttersubstanzen (z.B. Samen) bzw. einem oder mehreren Tierfutterbestandteilen vermischt. Diese kann dann sterilisiert werden, z.B. durch Wärmebehandlung. Die erhaltene Zusammensetzung wird dann zweckmäßigerweise zu Pellets verarbeitet.

Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine ein Granulat gemäß dem zweiten Aspekt enthaltende Zusammensetzung, bei der es sich vorzugsweise um eine genießbare Futterzusammensetzung, wie ein Tierfutter, handelt. Diese Zusammensetzung liegt vorzugsweise in Form von Pellets vor (es können 1–5 getrocknete Granulatkörner, z.B. 2–4 Granulatkörner, pro Pellet vorliegen).

Die Zusammensetzung kann einen Wassergehalt von 10 bis 20%, z.B. 12–15%, aufweisen. Die Menge an Enzym(en) beträgt zweckmäßigerweise 0,0005 bis 0,0012%, wie mindestens 5 ppm.

Ein fünfter Aspekt betrifft ein Verfahren zur Förderung des Wachstums eines Tiers, bei dem man an das Tier eine Nahrung verfüttert, die ein Granulat gemäß dem zweiten Aspekt oder eine Zusammensetzung gemäß dem vierten Aspekt enthält. Hierbei kann die Tiernahrung entweder das Granulat selbst oder das in einem Futter vorliegende Granulat enthalten.

Die Zusammensetzung enthält zweckmäßigerweise 0,05 bis 2,0 FTU/g, wie 0,3 bis 1,0 FTU/g, und im Optimalfall 0,4 bis 0,6 FTU/g einer Phosphatase, z.B. einer Phytase. Eine Xylanase kann in einer Aktivität von 0,5 bis 50 EXU/g, z.B. 1 bis 40 EXU/G, vorliegen. Alternativ dazu oder daneben kann eine Cellulase in einer Aktivität von 0,1 bis 1,0 BGU/g, z.B. 0,2 bis 0,4 BGU/g, vorliegen.

Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung des Granulats gemäß dem zweiten Aspekt in einem Tierfutter oder als Komponente eines Tierfutters oder zur Verwendung bei der Tierernährung.

Geeignete Tiere sind u.a. Nutztiere (Schweine, Geflügel, Vieh), Nicht-Wiederkäuer bzw. monogastrische Tiere (Schweine, Geflügel, Meerestiere wie Fisch), Wiederkäuer (bovin oder ovin, z.B. Kühe, Schafe, Ziegen, Rotwild, Kälber, Lämmer). Zu Geflügel gehören u.a. Hühner und Truthähne.

Bevorzugte Merkmale und Kennzeichen eines Aspekts der Erfindung gelten sinngemäß gleichermaßen für einen anderen.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung lediglich erläutern und sind in keiner Weise als Einschränkung zu verstehen.

Extrusionstests wurden auf einem Fuji-Paudal-Korbextruder DG-L1 mit Sieböffnungen von 1,0 mm, einer Siebdicke von 1,2 mm, einer Arbeitsgeschwindigkeit von 70 U/min und einem Strom von 0,6–2,0 A durchgeführt.

Bei dem Sphäronisator handelte es sich um einen Fuji-Paudal-Marumerizer QJ-400 mit einem Chargenvolumen von 3 Litern, einer Plattenteilung von 3 mm, einer Verweilzeit von 45–200 Sekunden und einer Rotationsgeschwindigkeit von 750 U/min.

Die Hochschergranulationstests wurden auf einem Lödige-Hochschergranulator FM20 mit einer Schneidwerkgeschwindigkeit von 1500 U/min und einer Pflugscharengeschwindigkeit von 100 U/min durchgeführt. Pulver wurde in den Granulator gegeben und von oben mit der enzymhaltigen Flüssigkeit besprüht. Die erhaltenen Granulate wurden in einem Wirbelschichttrockner getrocknet.

Es wurden die folgenden Enzymlösungen verwendet:

• – ein Ultrafiltrat einer aus Aspergillus gewonnenen Phytase mit einer Aktivität von 16.840 FTU/g und einem Feststoffgehalt von 22,4 Gew.-% (Beispiele 1 bis 7).
• – ein Ultrafiltrat, enthaltend ein aus Trichoderma gewonnenes Gemisch von Endo-Xylanase- und &bgr;-Glucanase-Aktivitäten von 12.680 EXU/g und BGU/g und einem Feststoffgehalt von 20,6 Gew.-% (Beispiel 8).

Die Phytaseaktivität wurde gemäß der Vorschrift „ISL-method 61696" (manueller Vanadatassay) bestimmt. Die &bgr;-Glucanase-Aktivität wurde gemäß der Vorschrift „ISL-method 62170" (manueller viskosimetrischer Assay) bestimmt. Die Endo-Xylanase-Aktivität wurde gemäß der Vorschrift „ISL-method 62169" (manueller viskosimetrischer Assay) bestimmt. ISL-Methoden sind auf Anfrage von Gist-brocades, Food Specialties, Agri Ingredients Group, Wateringseweg 1, P.O. Box 1, 2600 MA, Delft, Niederlande, erhältlich.

Durch Mischen und Kneten einer Mischung von 60 Gew.-% Maisstärke mit 40 Gew.-% eines Phytase enthaltenden Ultrafiltrats wurde eine Enzymzubereitung erhalten. Diese Mischung wurde auf dem Fuji-Paudal-Korbextruder zu einem feuchten Extrudat extrudiert, welches dann in dem MARUMERISER^TM eine Minute sphäronisiert wurde, was runde Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 780 &mgr;m ergab. Diese Teilchen wurden dann in einem Wirbelschichttrockner 20 Minuten bei einer Schichttemperatur von 40°C und einer Einlafltemperatur von 75°C getrocknet. In 18 Minuten wurden ungefähr 500 kg der Granulatkörner getrocknet. Das so erhaltene trockene Enzymgranulat besaß eine Aktivität von 6.980 FTU/g.

Das Phytase-Ultrafiltrat und die Maisstärke wurden in einem Batch-Hochschergranulator vom Lödige-Typ mit einer Chargengröße von 20 Liter vermischt. Der Granulator wurde mit 60 Gew.-% Maisstärke gefüllt, und während des Mischvorgangs wurden 40 Gew.-% Ultrafiltrat in den Mischer gesprüht. Nach Zugabe des Ultrafiltrats (10 Minuten) wurde noch 5 Minuten im Granulator nachgemischt, damit die Teilchen geformt und kompaktiert werden konnten. Die so erhaltenen Granulatkörner wurden wie in Beispiel 1 in einem Wirbelschichttrockner getrocknet. Das erhaltene Granulat besaß eine Aktivität von 7.420 FTU/g. Der Mediandurchmesser der Teilchen betrug 480 &mgr;m.

Es wurde eine Mischung von 40 Gew.-% des Phytase-Ultrafiltrats und 60 Gew.-% Maisstärke hergestellt. Die Mischung wurde auf einer Schlütter-Presse der Bauart PP85 pelletiert, wobei die Extrudate durch rotierende Messer am Extruderkopf mit einer Düsenplatte mit Löchern mit einem Durchmesser von 1 mm abgeschnitten wurden. Die Pellets wurden wie in Beispiel 1 getrocknet, was ein Endprodukt mit einer Aktivität von 7.460 FTU/g ergab. Der Mediandurchmesser der Teilchen betrug 1080 &mgr;m.

In einem Mischer/Kneter wurden 30 kg Kartoffelstärke vorgelegt und 2,5 kg Sojaöl eingemischt. Danach wurde das Phytase-Ultrafiltrat mit MgSO₄·7H₂O (in 14 kg Ultrafiltrat wurden 3, 5 kg MgSO₄·7H₂O gelöst) zugegeben. Das Produkt wurde im Kneter gründlich vermischt und dann wie in Beispiel 1 extrudiert und in einem Wirbelschichttrockner getrocknet. Dies ergab ein Produkt mit einer Aktivität von 5.870 FTU/g.

Durch Mischen und Kneten von 62 Gew.-% Reisstärke und 38 Gew.-% des Phytase-Ultrafiltrats wurde eine Mischung hergestellt. Diese Mischung wurde auf dem Fuji-Paudal-Korbextruder zu einem feuchten Extrudat extrudiert, welches dann in dem MARUMERISER^TM eine Minute sphäronisiert wurde, was runde Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 785 &mgr;m ergab. Diese Teilchen wurden dann wie in Beispiel 1 in einem Wirbelschichttrockner getrocknet. Die Endaktivität des Granulats betrug 7.280 FTU/g.

Durch Kneten einer Mischung von 54 Gew.-% Maisstärke, 5 Gew.-% HPMC (Hydroxypropylmethylcellulose) und 41 Gew.% eines Phytase-Ultrafiltrats wurde eine Enzymzubereitung erhalten. Diese Mischung wurde auf dem Fuji-Paudal-Korbextruder zu einem feuchten Extrudat extrudiert, welches dann in dem MARUMERISER^TM eine Minute sphäronisiert wurde, was runde Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 780 &mgr;m ergab. Diese Teilchen wurden dann in einem Wirbelschichttrockner 20 Minuten bei einer Schichttemperatur von 40°C und einer Einlaßtemperatur von 75°C getrocknet. Das so erhaltene trockene Enzymgranulat besaß eine Aktivität von 8.470 FTU/g.

Durch Mischen und Kneten einer Mischung von 54 Gew.-% Maisstärke, 5 Gew.-% HEC (Hydroxyethylcellulose) mit 41 Gew.-% des Phytase-Ultrafiltrats wurde eine Enzymzubereitung erhalten. Diese Mischung wurde auf dem Fuji-Paudal-Korbextruder zu einem feuchten Extrudat extrudiert, welches dann in dem MARUMERISER^TM eine Minute sphäronisiert wurde, was runde Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 780 &mgr;m ergab. Diese Teilchen wurden dann in einem Wirbelschichttrockner 20 Minuten bei einer Schichttemperatur von 40°C und einer Einlaßtemperatur von 75°C getrocknet. Das so erhaltene trockene Enzymgranulat besaß eine Aktivität von 8.410 FTU/g.

In einem Batch-Hochschergranulator vom Lödige-Typ mit einer Chargengröße von 20 Liter wurden 60 Gew.-% Maisstärke mit 40 Gew.-% des Endo-Xylanase und &bgr;-Glucanase enthaltenden Ultrafiltrats folgendermaßen vermischt. Der Granulator wurde mit Maisstärke gefüllt, und während des Mischvorgangs wurde das Ultrafiltrat in den Mischer gesprüht. Nach Zugabe des Ultrafiltrats (10 Minuten) wurde der Granulator noch weitere 5 Minuten betrieben, damit die Teilchen geformt und kompaktiert werden konnten. Die so erhaltenen Granulatkörner wurden wie in Beispiel 1 in einem Wirbelschichttrockner getrocknet. Das erhaltene Granulat besaß eine Aktivität von 13.100 EXU/g und 5.360 BGU/g.

Die verschiedenen erfindungsgemäßen Enzymgranulate wurden einem Pelletierungsversuch unterworfen, und ihre Pelletierungsstabilität wurde mit denjenigen der Futterenzym-Standardformulierungen verglichen. Bei dem Pelletierungsversuch wurde das Enzym (Granulat) bei 1000 U/min mit einer Futtervormischung vermischt. Diese Mischung wurde durch Dampfinjektion behandelt, wobei die Temperatur auf 70°C anstieg, und dann in einer Pelletiermaschine pelletiert, wonach die erhaltenen Futterpellets getrocknet wurden. Diese Art von Verfahren ist in der Futterindustrie zur Herstellung von Futterpellets üblich.

Bei NATUPHOS^TM, einer als Standard zum Vergleich verwendeten Phytase enthaltenden Formulierung, handelte es sich um eine Mischung von Weizengrießkleie mit sprühgetrocknetem Ultrafiltrat.

Bei NATUGRAIN^TM, einer &bgr;-Glucanase und Endo-Xylanase enthaltenden Enzymzubereitung, handelt es sich um ein in der Wirbelschicht hergestelltes Granulat, das durch Beschichten eines Salzkerns mit einer Enzymschicht, die durch Besprühen des Kerns mit einem Ultrafiltrat aufgebracht wird, hergestellt wird.

Die Ergebnisse der Pelletierungsversuche sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Aus Tabelle 1 geht hervor, daß die unter Verwendung eines Kohlenhydrat-Trägers hergestellten Granulate im Vergleich mit Standardformulierungen verbesserte Pelletierungsausbeuten ergaben.

Aus Tabelle 1 ist klar ersichtlich, daß die Art der Granulationsmethode, d.h. der mechanischen Verarbeitung, für die durch die Erfindung zu lösenden Probleme nicht kritisch ist. Formulierungen mit dem Kohlenhydratpolymer lieferten eine viel bessere Pelletierungsstabilität als die bekannten NATUPHOS^TM- und NATUGRAIN^TM-Formulierungen.