CN106929455A - 一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵工艺，包括以下步骤：(1)投料混合；(2)高温灭菌处理；(3)发酵处理，采用连续控温方式将发酵温度控制30‑37℃，供气，搅拌，通过发酵专用菌进行好氧发酵；本发明还涉及一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵设备。该发酵工艺简单，对农副糟渣处理效率高，成本低，适宜大规模固体发酵农副糟渣；利用该发酵设备可快速升温，而且物料混合更加均匀，无死角，同时可避免局部微生物吸氧不足。

Description

一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵工艺
技术领域
本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵工艺及其发酵设备。
背景技术
我国糟渣类非常规饲料资源种类多、数量大，但是由于糟渣具有含水量高，酸碱不平衡，含有抗营养因子，粗纤维含量较高等特性，使其不能直接作为饲料在养殖过程中使用。采用发酵技术可有效降解农副糟渣类资源的抗营养因子，发酵生产生物饲料，提高废弃物的利用率，以解决以往中药厂、饲料厂因清运不及时发生的腐败变质而造成的环境污染和经济损失问题。但是目前的发酵方法处理效率低，且成本高，不适宜大规模固体发酵生产；而且现有的发酵设备在使用过程中存在一些问题，例如发酵设备内的物料混合不均匀，容易产生死角，有些物料会粘附在发酵设备的内壁上，最终影响发酵产物的质量，导致农副糟渣利用率低；发酵过程中发酵设备升温速度慢，影响发酵时间；物料在发酵时需要供气，现有的供气装置是通过在发酵设备内设置供气管实现供气，然后通过废气口排出废气，上述供气方式容易造成局部微生物吸氧不足，影响微生物繁殖，最终影响发酵物质量；针对上述问题有必要建立一种利用农副糟渣生产菌体蛋白饲料的发酵工艺，同时针对该工艺有必要开发一种利用农副糟渣生产菌体蛋白饲料的发酵设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种处理效率高，且成本低，适宜大规模固体发酵农副糟渣用于生产菌体蛋白饲料的发酵工艺。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种多功能集成化农副糟渣无害化处理与固态发酵设备的工艺应用，包括以下步骤：
(1)将农副糟渣投入发酵设备中，经60-75℃灭菌处理后，再将发酵设备降温至30-40℃，按照与农副糟渣6-9:4-6:1-3:0.3-0.5:18-28的质量比依次向发酵设备中投入玉米粉、葡萄糖、尿素和蛋白胨，充分搅拌，得到混合均匀含水率在30％-60％的发酵物料；
(2)向步骤(1)的发酵物料中加入发酵物料重量0.1％-0.3％的发酵专用菌，充分搅拌混匀，其中所述发酵专用菌为乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、复合酶制剂按照2-5:2-5:2-5:0.05-0.2的质量比得到的复配混合物；
(3)采用连续升温方式控制发酵温度为30-37℃，其中具体连续升温方式为0～5h控制温度为31±1℃；6～10h控制温度为33±1℃；11～15h控制温度为34±1℃；16～20h控制温度为36±1℃；21～24h控制温度为自然温度；同时每3h供气15-20min，经过6-24小时发酵后，在18-25℃下晾晒两天，至水分含量到10-15％，封存，得到复合菌体蛋白饲料。
作为一种改进的技术方案，步骤(2)中复合酶制剂为蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶、木聚糖酶、植酸酶按照2-5:2-3:5-3:1-2:1-3:3-4的质量比得到的复配混合物。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
本发明利用农副产品下脚料及糟渣类为发酵底物，辅以玉米粉、葡萄糖、尿素和蛋白胨，在合适的碳氮比、适宜温度、pH值和含水量等条件下，采用固体发酵，特别是控制不同发酵阶段的温度，降解和转化农副产品下脚料及糟渣类中的蛋白质及其它辅料提供的能量，供菌群快速生长，产生含有大量有机酸和有益代谢产物的复合菌体蛋白饲料。
本发明的另一个目的是：针对现有技术的不足，提供一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵设备，利用该发酵设备可使物料混合更均匀、微生物吸氧充足、同时升温快速。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵设备，包括壳体，所述壳体上方设有农副糟渣进料口，所述壳体的底部设有菌体蛋白饲料出料口，所述壳体内部设有搅拌装置和供气装置，所述壳体设有外部加热装置和内部加热装置，所述搅拌装置、供气装置、外部加热装置和内部加热装置分别电连接控制器。
作为一种改进的技术方案，所述搅拌装置包括位于壳体上侧的电机和减速机，所述电机和减速机传动连接中轴，所述中轴通过中轴套连有与中轴垂直的第一横轴、第二横轴、第三横轴和第四横轴，所述第一横轴和第二横轴通过搅拌轴套分别连有与中轴具有夹角的第一搅拌轴和第二搅拌轴，所述第三横轴和第四横轴通过搅拌轴套分别连有与中轴平行的第三搅拌轴和第四搅拌轴，所述第三搅拌轴和第四搅拌轴的直径小于第一搅拌轴和第二搅拌轴，所述第一搅拌轴、第二搅拌轴、第三搅拌轴和第四搅拌轴上分别设有螺旋桨叶。
作为一种改进的技术方案，所述中轴的末端设有刮料臂，所述刮料臂为倾斜设置的两根刮料杆，所述两根刮料杆之间形成一定夹角并在下端设有一根横杆，所述横杆上设有若干刮料齿。
作为一种改进的技术方案，所述供气装置包括压缩机储气罐，所述压缩机储气罐电连接控制器，所述压缩机储气罐通过中轴连通中空结构的刮料杆，所述刮料杆的底部设有供气孔。
作为一种改进的技术方案，所述外部加热装置为壳体外部设有的夹层水套，所述夹层水套设有进水口和出水口，所述进水口通过循环泵连通热水箱。
作为一种进一步改进的技术方案，所述内部加热装置为发酵设备内底部设有的发热盘，所述发热盘包括发热盘体，所述发热盘体内设有电加热管。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
(1)利用本发明中的处理设备，通过第一搅拌轴、第二搅拌轴、第三搅拌轴和第四搅拌轴可实现对发酵设备内的农副糟渣充分搅拌，保证农副糟渣与辅料充分混合、搅拌更彻底、无死角；
(2)通过循环泵可将热水箱内的热水输送至夹层水套内，再经过夹层水套内的加热器加热促进发酵设备升温，同时通过控制器启动发热盘内的电加热管工作，实现对发酵设备的内部加热，采用内外同时加热，可使发酵设备快速升温，缩短了发酵时间；
(3)利用两个刮料杆和两个刮料杆之间的带有刮料齿的横杆，可实现对发酵物料的进一步混合避免物料粘附在发酵设备的内壁上；
(4)压缩机储气罐通过中空结构的刮料杆，将氧气输送至发酵设备内，中轴驱动刮料杆旋转，采用这种供气方式可使微生物与氧气充分接触，避免局部微生物吸氧不足，物料与氧气接触更加均匀，为发酵提供良好的好氧条件；
(5)本发明中处理设备对农副糟渣进行处理时，可自动搅拌、自动加热、自动补气，一键式开启关闭进出料口，超温自动报警，无需专人看管，省时省力，降低使用成本。
附图说明
图1为本发明一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵设备结构示意图；
图2为本图1中搅拌装置的结构示意图；
其中，1-壳体，2-农副糟渣进料口，3-菌体蛋白饲料出料口，4-夹层水套，40-进水口，41-出水口，5-电机，6-减速机，7-中轴，8-中轴套，9-第一横轴，10-第二横轴，11-第三横轴，12-第四横轴，13-搅拌轴套，14-第一搅拌轴，15-第二搅拌轴，16-第三搅拌轴，17-第四搅拌轴，18-螺旋桨叶，19-发热盘，191-电加热管，20-刮料杆，201-供气孔，21-横杆，210-刮料齿。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵工艺，该发酵工艺包括以下步骤：
(1)将农副糟渣(粉丝渣/淀粉渣/糖渣/木薯渣/果渣/甘蔗渣/米糠/玉米皮/麸皮/豆渣/酒糟/食用菌渣)分别投入到发酵设备中，经过72℃灭菌处理，按照与农副糟渣为7:5:2:0.4:25的质量比依次将玉米粉、葡萄糖、尿素和蛋白胨投入发酵设备内，所投入的上述物料的总体积不超过发酵设备体积的70％，启动搅拌装置，经过第一搅拌轴、第二搅拌轴、第三搅拌轴和第四搅拌轴的充分搅拌，得到混合均匀的发酵物料；
(2)按照步骤(1)中发酵物料总重量0.2％的比例向发酵设备中投入发酵专用菌，充分搅拌混匀，其中农副糟渣发酵专用菌为乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、复合酶制剂(蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶、木聚糖酶、植酸酶按照质量比2:2:5:1:1:3的比例得到的复配混合物)按照质量比4:3:4:0.1的比例得到的复配混合物；
(3)利用夹层水套和发热盘，采用连续升温方式控制发酵设备内部的温度为30-37℃，其中具体连续升温方式为0～5h，控制温度为31±1℃；6～10h，控制温度为33±1℃；11～15h，控制温度为34±1℃；16～20h，控制温度为36±1℃；21～24h，控制温度为自然温度；同时启动供氧装置每3h供气15-20min，空气通过刮料杆进入发酵设备内部，经过24小时发酵后，在18℃下晾晒两天，至水分含量到10-15％，封存，得到复合菌体蛋白饲料。
试验例
取100头体重、生长周期相同的仔猪，随机分成两组，每组50头，其中实验组饲喂复合菌体蛋白，对照组饲喂养殖场自配饲料(为麸皮、酒糟、葡萄糖、尿素、稻壳按照质量比75:25:0.3:0.1:2的比例制备得)，其中实验组复合菌体蛋白的饲喂量为养殖场自配饲料的30％，试验结果如表1：
表1
组别 对照组 实验组
平均日增重(kg) 0.68 0.81
日增重差异(试验组/对照组) / ↑19.1％
平均日耗料量(kg/头) 2.60 2.48
料肉比 3.82 3.06
料肉比差异(试验组/对照组) / ↓19.89％
由表1可知，试验组日增重比对照组提高19％左右，且料肉比明显优于对照组，说明所试验饲料营养平衡性好，转化率高，且提高了仔猪的抗病能力。
实施例2
一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵设备，如图1和图2共同所示，包括壳体1，壳体1上方设有农副糟渣进料口2，壳体1的底部设有菌体蛋白饲料出料口3，壳体1内部设有搅拌装置和供气装置，壳体1的外部设有加热装置，搅拌装置、供气装置和加热装置电连接控制器；其中加热装置为壳体1外部设有的夹层水套4，夹层水套4设有进水口40和出水口41，进水口40通过循环泵连通热水箱；搅拌装置包括位于壳体1上侧的电机5和减速机6，电机5和减速机6传动连接中轴7，中轴7通过中轴套8连有与中轴7垂直的第一横轴9、第二横轴10、第三横轴11和第四横轴12，第一横轴9和第二横轴10通过搅拌轴套13分别连有与中轴7具有夹角的第一搅拌轴14和第二搅拌轴15，第三横轴11和第四横轴12通过搅拌轴套13分别连有与中轴8平行的第三搅拌轴16和第四搅拌轴17，第三搅拌轴16和第四搅拌轴17距离中轴的垂直距离小于第一搅拌轴14和第二搅拌轴15距离中轴的垂直距离，第一搅拌轴14、第二搅拌轴15、第三搅拌轴16和第四搅拌轴17上分别设有螺旋桨叶18；供气装置包括压缩机储气罐，压缩机储气罐电连接控制器，压缩机储气罐通过中轴7连通中空结构的刮料杆20，刮料杆20的底部设有供气孔201。
在实际应用中，物料处理阶段首先将农副糟渣及辅料从进料口投入处理设备内部，然后启动电机和减速机，在电机的驱动下第一搅拌轴、第二搅拌轴、第三搅拌轴和第四搅拌轴对发酵物料进行搅拌，罐内物料从底部翻动至顶部，不断扩散、复合，在短时间内将物料混合均匀；灭菌升温阶段，通过循环泵将热水箱内的热水输送至夹层水套内，通过温度感应器来掌控物料温度及夹层水套内的温度；发酵阶段控制发酵设备的温度在35℃左右，同时启动供气装置，氧气沿着中轴进入刮料杆，由刮料杆底部的出气口排出，为物料发酵提供充足的氧气。
作为一种改进，内部加热装置为发酵设备内底部设有的发热盘19，发热盘20包括发热盘体，发热盘体内设有电加热管191。在实际应用中，启动发酵设备内底部的发热盘，可实现对发酵设备内部加热，内部发热盘和外部夹层水套同时加热可使发酵设备快速升温。
作为一种改进，中轴7的末端设有刮料臂，刮料臂为倾斜设置的两根刮料杆20，两根刮料杆20之间形成30-60℃的夹角并在下端设有一根横杆21，横杆21上设有若干刮料齿210。在实际应用中，电机驱动中轴旋转带动刮料杆旋转，刮料杆和横杆防止物料粘附在发酵设备内壁。
本专利不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)将农副糟渣投入发酵设备中，经60-75℃灭菌处理后，再将发酵设备降温至30-40℃，按照与农副糟渣6-9:4-6:1-3:0.3-0.5:18-28的质量比依次向发酵设备中投入玉米粉、葡萄糖、尿素和蛋白胨，充分搅拌，得到混合均匀含水率在30％-60％的发酵物料；
(2)向步骤(1)的发酵物料中加入发酵物料重量0.1％-0.3％的发酵专用菌，充分搅拌混匀，其中所述发酵专用菌为乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、复合酶制剂按照2-5:2-5:2-5:0.05-0.2的质量比得到的复配混合物；
(3)采用连续升温方式控制发酵温度为30-37℃，同时升温期间每3h供气15-20min，经过6-24小时发酵后，在18-25℃下晾晒两天，至水分含量到10-15％，封存，得到复合菌体蛋白饲料。
2.根据权利要求1所述的一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵工艺，其特征在于：步骤(2)中复合酶制剂为蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶、木聚糖酶、植酸酶按照2-5:2-3:5-3:1-2:1-3:3-4的质量比得到的复配混合物。
3.根据权利要求1所述的一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵工艺，其特征在于：具体连续升温方式为第0～5h控制温度为33±3℃；第6～10h控制温度为34±3℃；第11～15h控制温度为35±1℃；第16～20h控制温度为36±1℃；第21～24h控制温度为自然温度。
4.根据权利要求1所述的一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵工艺，其特征在于：所述发酵设备包括壳体，所述壳体上方设有农副糟渣进料口，所述壳体的底部设有菌体蛋白饲料出料口，所述壳体内部设有搅拌装置和供气装置，所述壳体设有外部加热装置和内部加热装置，所述搅拌装置、供气装置、外部加热装置和内部加热装置分别电连接控制器。
5.根据权利要求4所述的一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵工艺，其特征在于：所述内部加热装置为发酵设备内底部设有的发热盘，所述发热盘包括发热盘体，所述发热盘体内设有电加热管。
6.根据权利要求4所述的一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵工艺，其特征在于：所述搅拌装置包括位于壳体上侧的电机和减速机，所述电机和减速机传动连接中轴，所述中轴通过中轴套连有与中轴垂直的第一横轴、第二横轴、第三横轴和第四横轴，所述第一横轴和第二横轴通过搅拌轴套分别连有与中轴具有夹角的第一搅拌轴和第二搅拌轴，所述第三横轴和第四横轴通过搅拌轴套分别连有与中轴平行的第三搅拌轴和第四搅拌轴，所述第三搅拌轴和第四搅拌轴距离所述中轴的垂直距离小于第一搅拌轴和第二搅拌轴距离所述中轴的垂直距离，所述第一搅拌轴、第二搅拌轴、第三搅拌轴和第四搅拌轴上分别设有螺旋桨叶。
7.根据权利要求6所述的一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵工艺，其特征在于：所述中轴的末端设有刮料臂，所述刮料臂为倾斜设置的两根刮料杆，所述两根刮料杆之间形成一定夹角并在下端设有一根横杆，所述横杆上设有若干刮料齿。
8.根据权利要求4所述的一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵工艺，其特征在于：所述供气装置包括压缩机储气罐，所述压缩机储气罐电连接控制器，所述压缩机储气罐通过中轴连通刮料杆，所述刮料杆为中空结构，所述刮料杆的底部设有供气孔。
9.根据权利要求4所述的一种利用农副糟渣生产复合菌体蛋白饲料的发酵工艺，其特征在于:所述外部加热装置为设在壳体外部的夹层水套，所述夹层水套设有进水口和出水口，所述进水口通过循环泵连通热水箱。
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