174735. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kérődzők takarmányozására szolgáló polihidroxi vegyület- karbamid komplex előállítására
3 174735 4 A találmány célja, hogy a felsorolt megoldások költséges gépi berendezései helyett olcsóbb készülékekben takarmányozási szempontból az eddigieknél jobb minőségű anyagot állítsunk elő. A feladat takarmányozási célra egyébként is használatos polihidroxi vegyületeket (keményítő, cellulóz) tartalmazó anyagok és karbamid között olyan kémiai kötés kialakítása, amely az ipari nitrogén jobb hasznosítását eredményezi. Találmányunk azon a felismerésen alapszik, hogy a polihidroxi vegyületekhez különböző kötéserősséggel kapcsolódó víz eltávolítása a növekvő hőmérséklet hatására kémiai reakciók szempontjából aktívabb vízgőzt eredményez, mint az azonos hőmérsékletű, önmagában ismert módon előállított vízgőz. A polihidroxi vegyületek víztartalma és a keletkezett vízgőz aktivitása fordítottan arányosak. Az atmoszferikus körülmények közötti egyensúlyi nedvességtartalom ezért elegendő olyan kémiai reakciók véghezvitelére, amelyek egyébként csak nagy energiabefektetéssel és bonyolult gépi berendezésekkel érhetők el, illetve az egyébként oldószerként használt víz nagyobb mennyiségének használata esetén. Eljárásunkban a polihidroxi vegyületek, vagy ezeket tartalmazó természetes anyagok egyensúlyi víztartalmát, illetve annak leadása során képződő aktív vízgőzt használjuk fel egy igen stabilis, takarmányozási célra kiválóan alkalmas polihidroxi vegyület-karbamid komplex létrehozására. Az eljárás továbbá azon a felismerésen is alapszik, hogy »quasi zárt” rendszerben a polihidroxi vegyületet a szemcsés karbamiddal összekeverve és melegítve, a felszabaduló aktív vízgőz a karbamidot oldat, illetve olvadék állapotába viszi úgy, hogy ez a polihidroxi vegyületből eltávozott víz helyére komplex kötéssel beépül. (Quasi zárt rendszer alatt olyan berendezést értünk, mely lehetővé teszi, hogy a bevitt egyensúlyi víztartalom gyakorlatilag teljes egészében a rendszerben maradjon.) A beépülés hatására a komplex termék, mely fizikokémiai jellegében a kiindulási anyagtól eltér, újabb aktív vízgőzt szolgáltat, amely a további folyamatot önfenntartóvá teszi. így a polihidroxi vegyületből és karbamidből álló keverék a megfelelő hőmérsékleten teljes egészében, rövid idő alatt stabil komplexet eredményez, ha a két komponens arányát helyesen választottuk meg. Az így előállított termék nedvességtartalmát a kiindulási anyagokkal bevitt víztartalom szabja meg. Az eljárással nyert termék nem nedvszívó, porszerű, összeállás veszélye nélkül hosszú ideig tárolható a szokásos körülmények között. Az etetési kísérletek azt igazolták, hogy a technológiailag igen egyszerű és gazdaságos eljárásunk szerint előállított termát hasznosítása a kérődzők szervezetében legalább is megegyező eredményt mutatott a gyakorlatban már általánosan legjobbnak elismert az 1 692 446 NSZK iratban leírtak szerint készült — takarmány hasznosítási adataival. Ez a tény bizonyítja új megoldásunk haladó voltát, hiszen lényegesen kevesebb berendezési és energiaráfordítással sikerült a kívánt nagy követelményt teljesítenünk. Megoldásunk nem teszi szükségessé a kiindulási nyersanyagok mellett semmi egyéb adalék alkalmazását, sem vizet, sem abszorbeáló anyagot nem használunk. Ez a tény eljárásunkat rendkívül könnyen kezel-2 hetővé teszi, emellett technológiánk energiaigénye kisebb, mint az említett megoldásoké, a megvalósításához szükséges berendezés is igen egyszerű. Találmányunk további előnyeként azt is meg kell említenünk, hogy az eljárás során keletkezett komplex termék további szárítást nem igényel. A komplexképzés folyamatának teljes tisztázása érdekében a polihidroxi vegyületek vízleadási módjának tanulmányozására mikrQ-termoanalitikai módszereket alkalmaztunk, melynek eredményeit az alábbiakban közöljük. Az 1. ábrán a Du Pont 990 termikus elemző készülékkel felvett TG, DTG és DSC görbék láthatók. Az első folyamat (I.) egy légszáraz kukoricaőrlemény adszorptíve kötött vizének távozását — folytonos vonallal húzott görbék —, a második folyamat (II.) a relatíve nagyobb erővel kötött szerkezeti víz távozását, a harmadik folyamat (III.) pedig a kukoricaőrlemény bomlási folyamatát mutatja. A szaggatott vonallal kihúzott görbék a fentiekkel azonos körülmények között a karbamidról készített görbéket mutatják. Amint az látható a karbamid bomlása már a megolvadás előtt (o.p. 132 *C) megindul. A komplexképzést nyilvánvalóan e hőmérsékleti érték alatt kell véghezvinni. Leírásunk további részében a Jégszáraz” megjelölés minden esetben a környezeti levegő nedvességtartalmával egyensúlyt tartó anyag-víztartalmat jelöli. Ebből adódik, hogy a komplex előállítása során mindig rendelkezésre áll a képződéshez szükséges nedvességtartalom. Eljárásunk a légszáraznál lényegesen nagyobb nedvességtartalmú anyagokkal is megvalósítható, de ebben az esetben az eltarthatóság érdekében a végtermék költséges szárításáról kell gondoskodni. A 2. ábra jellemző példaként légszáraz kukoricaőrlemény és szemcsés karbamid 86 :14 s%-os keverékéről készült mikro-termoanalitikai görbéket mutatja nyitott és zárt mintatartók alkalmazása esetén. Nyitott mintatartók használatakor a felszabaduló aktív vízgőz nagy része távozik a rendszerből anélkül, hogy a már ismertetett folyamatban jelentős mértékben részt venne. A képződött komplex mennyisége 120 *C-ig való felfutás esetén a kiindulási karbamidra vonatkoztatva 5—10% (1. görbe). Ismételt felfűtés esetén (2. görbe) sem a vízleadás, sem a komplex képződésére utaló változás nem figyelhető meg a felvételen. Megállapítottuk, hogy a vizsgált hőmérséklettartományban, nyitott rendszerben az aktív vízgőz eltávozása után a folyamat leállt és időben nem tehető a reakció kvantitatívvá. Zárt mintatartó használata esetén — amely alumíniumból készült — amikor a növekvő hőmérséklet hatására felszabaduló aktív vízgőz eltávozása gátolt, a már leírt folyamatot a nyitott mintatartótégelyben lejátszódó reakcióhoz képest lényegesen nagyobb reakcióhő változása kíséri, hiszen ennél a folyamatnál mind a vízleadás, mind a szekunder folyamatként lejátszódó karbamidoldódás, illetve megolvadás és komplexképződés egyaránt hőemésztő folyamat. Zárt mintatartó használata esetén a folyamatok szuperponálódnak, míg nyitott rendszerben csak az első folyamat megy végbe. A 3. számú görbe a nyitott mintatartóban végzett kísérlettel megegyező összetételű keverékből készült felvételt mutatja, de azt zárt mintatartóban végezve-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
