这是90年12月17日，申请号为07/628，648的部份后续申请。 本发明涉及一种工艺，通过从含L-盐酸赖氨酸的溶液中去除水份生产颗粒状L-盐酸赖氨酸（L-赖氨酸单盐酸），具体地讲，为生产出无粉尘，固体易加工的最终产品，在采用喷雾造粒技术同时去除水份。通常，用这种方法生产的L-盐酸赖氨酸被用作动物饲料添加剂。
多年来，一直采用发酵，精制，结晶和干燥的方法来制取L-盐酸赖氨酸固体。发酵后，用离子交换法把L-赖氨酸从发酵培养基中回收，生成一种基本上是L-赖氨酸游离碱的液体。然后蒸发浓缩该溶液。
为了形成L-盐酸赖氨酸，将盐酸加入到浓缩的L-赖氨酸游离碱中。浓缩的L-盐酸赖氨酸溶液进行结晶生成L-盐酸赖氨酸二水物（L-盐酸赖氨酸.2H2O）制品。结晶的固体然后干燥以使它的水份少于1%。
但是，这种常规产品通常被认为是有缺点的，例如是粉状的。在产品的加工中，粉尘导致有价值材料的损失，有时引起不完全的配合。还有，人员的工作条件不利于健康，而且由L-盐酸赖氨酸配成的粉料而变得更加困难。有时，普通制品不能按要求的那样自由流动，因而引起添加材料加工的问题。有时，在最终使用时颗粒受潮形成块状，粉碎块状物是困难的。
据此，本发明的一个目的是提供一种新的和改进地装置和生产固体，无粉尘，颗粒状L-盐酸赖氨酸的方法。
另一个目的是得到大小可接受的干燥L-赖氨酸颗粒，它是易流动，无粉尘，不易碎的，并且在使用中没有上述描述的缺点。
本发明的这些或其它目的可在一个热的流化床中借助L-盐酸赖氨酸的喷雾造粒来完成。流化床借助来自于任何适宜来源的固体L-盐酸赖氨酸颗粒进行初始结晶。然后，液态L-盐酸赖氨酸被喷在颗粒上，与此同时，它们同时在流化床中被干燥以增加晶粒尺寸直至它们达到可接受的范围。然后将最终颗粒按尺寸分类并按销售要求包装。尺寸不合格的颗粒是太小的或是成粒小于可接受尺寸的，它们返回流化床作为下一次产品生产的晶种。本发明工艺既可间歇式又可连续式进行。
根据本发明的情形，各种机械搅拌装置可用来代替常规的流化床。例如，搅拌干燥转鼓式造粒机是上述装置之一，其特点是从接近旋转转鼓轴线的地方向上导入热的干燥空气流。在转鼓的低位（即，干燥热空气源下面），晶种颗粒或被喷雾或被液体浴湿润。转鼓有内部肋板，它们使湿的晶种颗粒上升到干燥空气流中，在那里它们滚落并在落回转鼓底部进行另一次湿润/干燥循环之前被部分干燥。从而，该系统采用了交替的湿/干循环，正如常规流化床中喷雾和干燥步骤同时进行那样的特点。
另一种机械搅拌装置包括二个分别为环形空间的同轴舱室，外舱室实际上是一个封闭的区域。旋转盘设置在内舱室底部，在上述旋转盘的外面和上轴同轴舱室的里边之间形成空隙。晶种颗粒在旋转盘表面由于旋转而引起滚动。当它这样滚动时，晶种颗粒被喷雾以使它们的尺寸增加。从而，该设备能生产出具有较好外形的颗粒，不同于流化床中自由形成的颗粒，在流化床中生长的颗粒可在任何方向凸出。热的和干燥空气流吹着湿的颗粒经上述间歇落回，到达环形空间以及旋转盘上，在那里颗粒被干燥。颗粒落回又被湿润。空气还避免了颗粒从盘与内舱壁之间的空隙中掉落。
用来干燥颗粒的机械搅动装置的例子由给出的图显示，其中：
图1是部份透视图，显示了干燥转鼓式造粒机的机械搅拌器;
图2是图1机械搅拌器的截面图（沿线2-2）;
图3是带有旋转盘装置的共轴舱室形成的机械搅拌器图解;
图4是可采用任何干燥装置的系统;
现有技术中用来制备固体L-盐酸赖氨酸颗粒的标准工艺可如下描述：
（a）发酵一种培养基，其中微生物生长并产生L-赖氨酸。
（b）将培养基通过具有适当尺寸孔的筛网或膜以去除在培养基中形成的固体。
（c）将得到的液体通过离子交换器，从培养基中分离出L-赖氨酸以提供含部份氨的游离碱L-赖氨酸。
（d）将离子交换器的出口设置在蒸发-汽提塔上，它能去除氨，这是为了生产出更纯的高浓度游离碱L-赖氨酸。
（e）加入盐酸以生成L-盐酸赖氨酸。
（f）结晶L-盐酸赖氨酸，形成二水L-盐酸赖氨酸（L-盐酸赖氨酸·2H2O）。
（g）干燥结晶的L-盐酸赖氨酸·2H2O以去除2份水，留下的干燥颗粒可以包装并销售。
这个常规工艺的最终产品（即来自步骤（g）的包装和销售产品），有着大量的问题和缺点，诸如，粉末，非自由流动，以及脆性颗粒。有时最终产品给出了不适宜的L-赖氨酸形式。
据本发明的工艺，晶种一开始是来自于适当的商业上可购得的L-盐酸赖氨酸材料（如，步骤（g）的成品）。步骤（g）的颗粒在水中被溶解和再湿或稀释L-赖氨酸溶液以形成液态的L-盐酸赖氨酸，由于结晶进一步纯化了产品，它比步骤（e）更纯。另一个选择是在开始本发明步骤时采用早于上述标准工艺所提供的产品。如，开始时采用步骤（f）的L-盐酸赖氨酸二水物并至少放弃干燥步骤（g）。添加HCl（步骤（e））后的液体是另一个便捷的起点。因而，中间步骤，如那些有关结晶步骤，可以跳过。
除了L-赖氨酸单氯化氢盐之外，还有其它的可通过喷雾造粒工艺加工的盐。这些盐是硫酸盐，磷酸盐以及钙盐。如果硫酸盐，磷酸盐或钙盐在喂有赖氨酸动物的食品中需要，这些盐类将被特别描述。
在步骤（e）前通过加入要求的酸或碱代替盐酸形成特指的盐。如，加入硫酸形成L-赖氨酸硫酸盐;加入磷酸，形成L-赖氨酸磷酸盐;加入氢氧化钙，形成赖氨酸钙。不管加入什么，步骤（e）中形成的液体被喷在形成适当颗粒的流化床上。据实验试验，这些盐正如此处描述的那样可采用不同的产率以及温度限制进行加工，因而形成所要求的颗粒状制品。
在至少一个试验中，本发明工艺采用流化床装置，它由Vector Companyof Marrion，Iowa制造，以“Flow Coater”商品名销售。试验在容量500磅或10磅的“Flow Coater”流化床中进行。
另一个试验采用Aeromatic Inc.of Columbia，MD制造的流化床装置（容量2kg）。这类装置也可从其它来源得到。
喂入料是经由干燥器喷嘴到达流化床的（喷嘴通常设置在干燥器中静止床接近上表面的高度）。各种喷嘴能被用来提供气体，但那些由Coburg，Germany的Schlick Company所提供的喷嘴在下列例子中表现出良好的工作性能。
流化床装置有一部份填充有L-赖氨酸盐颗粒的床。如，干的L-盐酸赖氨酸粉末可采用所有已知技术生产的L-盐酸赖氨酸而得到。这种干的粉末可按照颗粒尺寸分成少于1000微米（18目）。在范围中另一个有用的颗粒尺寸是150～600微米。
初始循环后，工艺一旦成为自动延续，用于流化床的来自返回再循环材料的干粉末中通过采用太小的颗粒，又可采用太大的尺寸而又磨成较小尺寸的颗粒进入干燥机中。
适当的气体（如，空气）被吹入经过流化床的颗粒以膨松并使之流动。在温度70-240℃之间时向干燥器提供流动和干燥空气，最好在110～190℃之间。该空气加热干燥的L-盐酸赖氨酸粉末至所要求的50～140℃，最好是75～100℃。
当床开始流化，同时将L-赖氨酸盐溶液（如L-赖氨酸单盐酸盐）喷到颗粒上并干燥以增加它们的尺寸，一定时间后，它们被取出，筛分和包装。喷射液体含有20-85%的L-盐酸赖氨酸，温度在30-100℃之间。在较高温度下，仅可能得到较高浓度的L-盐酸赖氨酸。但是，实际上，不是全部的L-盐酸赖氨酸能被溶解，这是因为本发明工艺能加工浆状物。
该喷射液经过喷嘴（可采用单相或者二相喷嘴）到达干燥流化床上。对于单相流体喷嘴，需要使床流化的压力在15～25巴之间。对于二个流体喷嘴（空气和L-盐酸赖氨酸溶液），空气压力应该在0.5～10巴之间。
最初，大量试验被用来制备喷雾成粒L-盐酸赖氨酸。从许多不同的供应商供应的L-盐酸赖氨酸颗粒或从常规工艺步骤（e）得到的液体，即HCl添加罐出料口得到的液体作为试验开始。对于用颗粒开始的每个试验，它们一开始溶解于水中以制备喷到流化床中晶种颗粒上的L-盐酸赖氨酸溶液。连续喷雾直至流化床重量有一个理想的增加，当流化床重量有系数2-10范围的增加，最好是3～6的增加，它通常已达到要求。
根据本发明操作流化床生成下列颗粒尺寸分级。
1、约1-50%的颗粒小于40目（250μ）。
2、约15-85%的颗粒在18～40目（1000～250μ）之间。
3、约5～70%的颗粒大于18目（1000μ）。
对喷雾造粒L-赖氨酸盐溶液或尤其对结晶L-盐酸赖氨酸或HCl中和L-赖氨酸游离碱生成的L-盐酸赖氨酸溶液的本发明工艺以一定方式进行，诸如：
a）干粉形式，尤其是大部份粉末尺寸在30～200目（75～600μ）之间。L-盐酸赖氨酸放置在流化床干燥装置中（喷雾造粒器），流化床温度保持在30～140℃之间，或尤其在40～100℃之间。
b）步骤a）描述的条件之后，溶液采用喷雾法加入，将溶液以一定速率雾化形式喷到流化床上，增加床中颗粒的尺寸。
c）在取决于所要求的颗粒尺寸的适当时间后，从流化床中取出L-盐酸赖氨酸颗粒，采用适当的已知的尺寸分选装置根据颗粒尺寸分组。
d）最终喷雾造粒L-盐酸赖氨酸的颗粒尺寸在18～40目（425～1000μ）之间，出料包装作为最终产品。
e）可接受尺寸（或大或小）范围以外的颗粒研磨到其尺寸小于最大可接受最终产品的尺寸，并返回到流化床干燥装置中。
该工艺可以连续或不连续方式进行。优选连续工艺。
例1
流化床干燥装置填充有2.0kg粉末状L-盐酸赖氨酸，所有颗粒通过60目（250μ）筛。向干燥器提供79℃75cfm（2.1m3/min）的进口空气以加热粉末直至出口空气温度达60℃。此时，以90ml/min的速率开始喷雾含60%L-盐酸赖氨酸水溶液（可将饲料级无水L-盐酸赖氨酸溶于水中制备水溶液）。
用不同的雾状空气压力持续喷雾38分钟（1～3kg/sq·cm或14～42psi）。在38分钟内出口空气温度逐步降到55℃，同时连续喷雾。近60%的最终颗粒尺寸在18～40目（425～1000μ）之间。其余颗粒小于这个尺寸。
例2
流化床干燥装置填充有44.5kg的前喷雾成粒的L-盐酸赖氨酸，研磨以使之大部份颗粒在30～60目（250～600μ）之间。空气流量接近约2100cfm，进口空气温度126℃。当出口空气温度达80℃时，开始喷料（三头Schlick喷嘴），进料量约2.2升/分钟，浓度为约65%L-盐酸赖氨酸（将饲料级无水L-盐酸赖氨酸溶于水中）。
喷雾空气压力约58～80psi，喷料持续80分钟。出口温度在83～93℃之间变化。最终颗粒是40%颗粒尺寸大于18目（1000μ），60%颗粒在18～40目（425～1000μ）之间。有少量材料通过40目。
例3
流化床干燥装置填充有45.5kg以前喷雾成粒的L-盐酸赖氨酸，颗粒尺寸大于18目（1000μ），将其研磨使它的大部份在30～60目（250～600μ）之间，（1%大于30目，4%小于60目）。空气流量接近于1200cfm（34m3/min），进口温度124℃。
当出口空气温度实际上达到100℃时，开始喷料，喷料量1.4升/分钟，浓度60%的L-盐酸赖氨酸（饲料级L-盐酸赖氨酸溶于水中）。喷料持续41分钟，喷雾空气压力接近65psi。在整个喷料过程出口空气温度开始在100℃并逐渐降到71℃。最终颗粒在18～40目之间的约20%强。有一些喷嘴堵塞引起的结团。
例4
流化床干燥装置填充有45.5kg以前的喷雾成粒L-盐酸赖氨酸，将其大尺寸材料研磨以使它们大部份在30～60目（250～600μ）之间。空气流量接近于1700cfm（48m3/min），进口温度122℃。当出口温度达80℃时，喷料开始（三头Schlick喷嘴），进料量1.71/min，浓度约60%的L-盐酸赖氨酸。该溶液形成是将HCl加入到来自培养基经离子交换的L-赖氨酸，直到PH接近6.0。
在喷雾空气压力约75psi条件下持续喷料58分钟。干燥中出口空气温度从80℃降到62℃。大部份最终颗粒在要求的18～40目（425～1000μ）之间，约20%的颗粒大于18目（1000μ）。
例5
流化喷雾床装置填充有750gms的赖氨酸盐固体，尺寸200～600μ。将1.12kgL-赖氨酸游离碱和0.3808kg 98%的硫酸溶解在1.5kg的水中形成溶液。空气流速约70cfm，在开始的50cfm到最终的100cfm之间变化，进口空气温度约80℃。当出口空气温度达到40℃，L-赖氨酸硫酸盐溶液以12.5gm/min的速率开始喷料并提高到43gm/min。
喷料持续1小时50分直至溶液基本用完，二个流体喷嘴的雾化空气的压力定在1.0bar并在约半程提升到1.5巴。操作期间出口空气温度保持在42-48℃之间。最终颗粒有300～1400μ的尺寸。
例6
流化喷射床装置填充750gms尺寸在200～600μ的赖氨酸盐固体。将0.897kgL-赖氨酸游离碱和0.685kg 88%的磷酸溶于1.5kg的水中制成L-赖氨酸磷酸溶液。空气流量约125cfm，并在开始的120至终结130cfm之间变化，初始进口温度80℃，并逐步升到90℃以避免在流化床中形成大的结块。当出口空气温度达40℃时，L-赖氨酸磷酸溶液以12.5gm/min的速率开始喷料。试用较高的喂料速率，但维持这样的高速率避免了床的结团。溶液喂入速率保持在12.5gm/min。
持续喷料1小时17分直至床中太多结团以至不能继续。二喷嘴中雾化空气压力在整个实验中保持在约1.5巴。操作时出口温度约70℃。最终颗粒有250～1100μ的尺寸。
例7
流化喷雾床装置填充750gms的赖氨酸盐固体，尺寸在200～600μ。将1.318kgL-赖氨酸游离碱和0.336kg氢氧化钙加入到1.5kg水中制成L-赖氨酸钙浆状物。空气流量设置在约110cfm，并在开始70到最终125cfm之间变化，初始进口温度约80℃，在喷料开始进入流化床中后较快地逐步升到90℃。当出口温度达到约50℃，钙L-赖氨酸浆料以12.0gm/min的进料量开始喷料。喷料持续1小时15分钟，由于喷嘴堵塞引起一直阻断。整个实验中二个流体喷嘴的雾化压力保持在1.5巴。整个操作中出口空气温度保持在58～70℃之间。最终颗粒有200～800μ的尺寸范围。
令人惊奇的是，当发酵生成和结晶的L-盐酸赖氨酸再次溶于水中并以特别方式喷雾成形，而且没有粘接剂时，已经发现喷雾造粒的L-盐酸赖氨酸（喷入流化床的干燥固体上）生成了自由流动，无粉尘和非脆性颗粒。进一步讲，还发现，离子交换，提纯，蒸发浓缩和HCl中和的L-盐酸赖氨酸溶液能被用来喷雾制粒成型，而不需要结晶的中间步骤，并且不需要粘结剂。
这些发现是令人惊奇的，因为已知从溶液中如二水物得到的L-盐酸赖氨酸晶体其脆性和粉尘是可以预料的。
在它干燥时，无水物在床中的颗粒表面形成。通常，可以想象到该种材料将给出了脆性颗粒和粉尘的提高。另一方面，已经想到流化床中颗粒的喷雾将导致微粒表面形成二水物层。当在除水份时这些层将破裂并引起更多，不少的粉尘。令人惊异的是这样的粉尘微粒没有这样形成。
本发明的优点是包括用来使回收特别尺寸的颗粒尺寸作为最终产物的适当排列的工艺，并在流化床中保持干燥产物以提供干的固体。
通常流化床是已知装置。它们通常包括一容器，有微粒床，微粒用空气流或其它压力流体提升。当微粒被提升时，床的状态是固液交换。当空气被加热时，它也干燥微粒。
本发明的实施例还描述了长远考虑，在流化晶种微粒床的中间采用喷头，它同时湿润和干燥晶种微粒。晶种微粒被喷雾，在此同时它们被导入的热流化空气干燥。喷雾的液体附着于晶种微粒上，同时被干燥并形成微粒涂层，增加了晶种微粒的直径。
另外，系统中的L-盐酸赖氨酸溶液连续湿润和在流化床的微粒晶种上干燥，其它系统可用机械搅拌床，其中L-盐酸赖氨酸溶液被喷雾，或用不同于环境气氛的非空气送到床（静止、移动或翻滚）的晶种微粒上。稍后，湿的微粒在干燥空气流中干燥。简而言之，所有这些床（流化和机械搅拌）在此通常被称作“搅拌床”。
一种采用湿/干循环成形微粒的非流化型机械搅拌床装置见图1和2。在此，转鼓20装有大量沿转鼓园形内壁纵向伸展的向内肋板或叶片（22）。静止槽板或槽（24）有沿转鼓轴悬着的许多开口端。采用第一根管26将干燥空气压进并从槽24压出。第二根排气管27从转鼓中引出热空气。第三根管道28引至集气管30，在30中溶液被喷入转鼓。晶种微粒经第四根管29堆放进转鼓20。
图2很清楚地表明了操作过程。转鼓20以A向转动。经管29堆放的晶种微粒被内肋或叶片22托起并带至转鼓20的顶部30，在那里，由于重力作用落至槽口24。干燥空气经管26流入并经由槽口24顶部流出在空气中生成湍流，在槽口直接上方大面积搅拌和提升晶种颗粒。微粒在这个湍动空气中被干燥，抛出并落回到转鼓底部，如31表示，在肋22上再循环以返回到槽口上30的湍动干燥空气中。
溶液进入料管28并在32处喷雾到滚动的颗粒上。这样的喷雾湿润微粒以使晶种微粒在喷雾，干燥以及在30和31的瀑布状微粒返回转鼓底部的湿/干循环中生长。
图3表示的是用来增加晶种微粒尺寸的另一种具有机械搅拌床的装置。外舱40有内壁42，它们一起形成独立和共轴的舱室，在二个共轴舱壁之间经由环形空间44有空气通道。中心形成锥形48的转盘46放置并在内舱壁42中旋转。在旋转盘46的周边和内壁44之间有环形间隙和筛网。锥48表面可以光滑或粗糙的。加热干燥空气49被驱动进入强制通风段50并进入盘46周边和内舱壁42之间形成的环形空间44。加热该空气流以加热和干燥湿的晶种微粒。空气的驱动压力使微粒经由盘46和底壁42之间的空隙落下，再经由环形空间44循环，高于壁42顶部，落回到盘上，如图3A-D线所示。筛网41避免任何颗粒到达进风口50。
晶种微粒导入内舱42并经由适当通路52到达盘46上。液体喷雾可经一个或多个伸进内舱的管54导入，到达盘46上的翻滚的晶种颗粒上。在图3中，能将液体喷射到部份晶种材料上，并同时干燥其它颗粒。适当的通路56能使很细的微粒随干燥空气排出和移动，并进入粉尘的集器60。空气扇68引入加热了的干燥空气。分选板66使粉尘微粒落入区域64进行收集和再循环。在交替喷雾和干燥循环使颗粒生长到足够大，颗粒经由适当管道70出料并送去包装。
当颗粒如图3成形时，初始晶种装入内加工舱42，由盘46和锥体48旋转使之翻滚，经管54喷雾湿润。成形颗粒的机械搅拌床借助旋转盘46和锥体48进入翻滚和循环作用，它被用来促使颗粒干燥时形状的较高程度的均匀。加热的空气流经由空间44干燥并输送颗粒翻过壁42落回内舱（壁42内侧）用于进一步喷雾湿润。粉尘颗粒沿管70并进入袋式过滤器。因而，颗粒在壁42内侧被喷雾而在壁40，42之间的环形壁内侧干燥。按优选的工艺改变许多不同的参数（如喷雾速率，晶种喂入，温度等）。在成形步骤中颗粒的尺寸和形状受旋转盘表面结构和速度影响。该装置（如，图3）的作用不同于常规流化床。
图1和2显示的机械搅拌器的结构型式导致晶种颗粒湿润和干燥的间歇循环，而常规工艺的特点是湿润和干燥同时并连续进行。试验交替湿润和干燥的可行性，常规流化床，喷雾通常是连续的，以停/开方式进行。流化空气关闭而晶种微粒在测定时间内喷雾。然后，喷雾关闭，导入热流化空气以干燥喷雾的颗粒。按图1和2同样作用的装置以大量不同的方式重复喷雾/干燥循环。
例8
非流化喷雾床装置填充尺寸300～1000mm的2.0kgL-盐酸赖氨酸颗粒。L-盐酸赖氨酸溶液（50%L-赖氨酸，50℃）以20gr/min空气速率喷到颗粒上，此时床中颗粒是静止和非流动的，干燥空气被直接经过床。L-盐酸赖氨酸溶液的喷射流体停止。干燥空气（80℃）以140cfm的速率导入流化床。间歇式和连续式喷雾和干燥成功地实行几个湿/干循环，如下：
湿干循环次数 喷雾时间分钟 干燥时间分钟
10 12 18
4 15 15
6 20 10
5 30 30
5 40 20
8 50 10
在每个湿/干循环后，检查微粒。有成功的成粒。没有发现结块现象。从这些试验中，已经确定虽然其作用不同于常规的流化床，转鼓式干燥器（图1，2）生产出满意的L-盐酸赖氨酸颗粒。
图4表明这里讨论的可采用任何干燥装置的系统，虽然该特别的系统显示的只采用图1，2的干燥转鼓造粒器20。
液态L-盐酸赖氨酸材料如80所示。任何适量的水（或其它液体）加入混合器82的液体微粒材料中。泵84驱动流体经过管28以及喷头的集气管30。鼓风机68驱动暖空气经过管26并进入转鼓20。
微粒以图2显示和解释的方式在转鼓20中生长直至所要求的尺寸。然后适当的分选器88分选生长了的颗粒并驱动它们到超尺寸分选器90。分选器88还推送任何细粉末到除尘器92以去除任何不适合的物质，然后将它们送回粉末源80。
到达超尺寸分选器90的生长了的颗粒按尺寸筛分。任何超尺寸颗粒被送至粉碎机94，在这里它们被降低尺寸。到达和通过超尺寸分选机90剩余颗粒送至筛分器96。那些不能通过筛分器96的颗粒被送至包装机98用于销售或使用。
94中粉碎的颗粒在粉尘筛100中分离成用作晶种颗粒尺寸，经由通道102返回干燥转鼓20，用来启动下一次颗粒生成。较小的粉碎物是太小的粉尘颗粒，被送到再溶罐104。再溶材料采用泵108返回106到达干燥转鼓20。
图3的盘式干燥机可以同样方式运行。
那些本领域技术人员将易容地理解如何改变发明。附属的权利要求包括了落在本发明真实范围中的所有相同的结构。