CN102823717B - 高生物活性发酵豆粕的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高生物活性发酵豆粕的制备方法，该制备方法包括：制备复合发酵菌、豆粕接种混合、固态发酵、发酵豆粕物料部分干燥、干燥发酵豆粕和原有发酵豆粕混合、包装。本发明的最大优势在于豆粕发酵结束后，绝大部分物料不用干燥处理，只需取极少量物料低温干燥再直接通过一次混合处理即可打包。因为此发酵豆粕没有经过高温干燥的过程，所以可以最大限度的使发酵豆粕中营养成分免受干燥过程的破坏，在此发酵豆粕被包装后，发酵益生菌基本全部存活下来并且可以长期保存，物料营养价值和生物活性非常高。
Description
技术领域
本发明涉及生物饲料制备技术领域，尤其是涉及一种高生物活性发酵豆粕的制备方法。
背景技术
豆粕是畜禽最重要的植物性蛋白源，其粗蛋白含量高，并富含较平衡的氨基。但由于豆粕中存在多种抗营养因子，限制了幼年动物对蛋白质的有效吸收，会导致幼龄动物（如断奶仔猪）出现腹泻、生长迟缓等营养性疾病，影响了豆粕在饲料工业中的应用。因此，如何去除豆粕中的抗营养因子，提高豆粕的利用价值，一直是动物营养学者的研究焦点。
目前，对豆粕进行发酵是去除豆粕中的抗营养因子效果最好的方法之一。采用微生物发酵法对豆粕处理有以下优点：1、去除抗营养因子。多种抗营养因子在发酵过程中被降解。2、富含小分子肽和多种消化酶。豆粕中的大分子蛋白被分解成小分子肽，同时发酵过程中产生诸多消化酶，如蛋白酶、非淀粉多糖酶、植酸酶等。3、氨基酸组成平衡。4、具有较高的生物活性。发酵后物料中益生菌的活菌数非常高，并且含有大量益生菌次级代谢产物、酵母核苷酸、乳酸、未知生长因子。5、具有独特的发酵香味。这样，富含的大量有益菌对目前养殖业的效益水平具有重大意义，它可以改善动物肠道的微生态平衡，补充肠道大量活性益生菌，增强有益微生物的生长繁殖，抑制大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌的生长，改善肠道的微生态平衡，减少疾病的发生。提高动物机体的免疫功能，减少抗生素的用量或替代部分抗生素，具有营养和提高免疫力的双重作用。
虽然各个生产厂家生产发酵豆粕所采用的菌种及发酵控制可能不一样，但是所有的工艺过程中必须进行的一个环节就是干燥。原因在于：豆粕发酵结束后水分很高，一般在35～45%。这种未干燥物料易于粘附在器具上，稍稍施加外力即会被挤压成团成块，从而给包装、存储、运输和用户使用等后续过程带来一系列麻烦。
然而干燥过程极为矛盾。体现在：干燥成本约占加工成本的50%以上，且对产品的质量控制影响较大。如果干燥时采取高温干燥法，则除芽孢菌可以产生休眠体耐受住干燥时的高温处理外，其他的发酵有益菌种在被干燥后成活率都很低。同时发酵过程中微生物产生的代谢产物诸如消化酶、未知生长因子、维生素等都很大程度上会受高温的破坏，失去发酵豆粕发酵完成后所具有的独特生物活性，产品使用价值被大打折扣。但是，如果为了较大限度保持有益活菌数而采用低温干燥，生产成本会愈加增大，同时劳动生产率也会明显降低，不利于规模化生产。即：无论高温还是低温干燥发酵豆粕对于生产生物活性较高的发酵豆粕均不合适。为此，实际生产中迫切需要一种成本低、生产效率高，能够最大程度保持发酵豆粕的生物活性的处理方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种高生物活性发酵豆粕的制备方法，它具有生产成本低、效率高、能够最大程度保持发酵豆粕的生物活性的特点。
本发明所采用的技术方案是：高生物活性发酵豆粕的制备方法，依次包括有以下步骤：
1）、制备复合发酵菌；
2）、为豆粕原料接种；
3）、豆粕发酵形成发酵豆粕；
4）、按重量比取步骤3）中8%～12%的发酵豆粕进行低温干燥并粉碎形成干燥发酵豆粕；
5）、将步骤3）中剩余的发酵豆粕和步骤4）中形成的干燥发酵豆粕混合均匀即得成品。
所述步骤1）中复合发酵菌的制备中使用的菌种为凝结芽孢杆菌和酿酒酵母菌，且凝结芽孢杆菌和酿酒酵母菌重量比为：1.3～3.6：0.5～2.8。
所述为豆粕原料接种的方法为：将复合发酵菌混入温热洁净水中，混合均匀后形成复合发酵菌液，将该复合发酵菌液喷洒在豆粕原料上混合均匀接种；其中，豆粕原料、洁净水、复合发酵菌的重量比为：100：35～70：3～5。
所述步骤3）中豆粕原料发酵的参数为：发酵层厚度d为：500mm≤d≤700mm、发酵温度δ为：δ=40℃、发酵时间t为：t=72h。
所述步骤4）低温干燥的干燥温度为40℃～45℃。
所述步骤4）中形成的干燥发酵豆粕粒度至少为60目。
所述步骤4）中形成的干燥发酵豆粕的水分含量μ为：μ≤12%。
所述步骤5）中混合时采用定量喂料机对双轴高效混合机供料，完成均匀混合。
所述步骤5）之后有包装步骤；所用的包装袋为具有尼龙内袋的PE覆膜袋。
本发明的高生物活性发酵豆粕的制备方法的原理为：发酵豆粕发酵结束后物料比较粘，当使用粒度更小的同种物料与其充分混合时，较粘的湿发酵豆粕颗粒表面会粘附包裹住一层薄薄细粉末，这样就会破坏湿发酵豆粕颗粒粘附外界物质的条件，周围的湿发酵豆粕颗粒彼此之间形成一个保护层，类似于有粘性的颗粒落入面粉中，颗粒表面会被面粉包裹，从而众多颗粒之间已经很难彼此粘附，所以物料粘性会大大降低。同时因为未干燥的发酵豆粕表面包裹的是干燥的发酵豆粕，整个物料中未加入其它物质，物料的整体品质得到了充分保证，最重要的是未干燥发酵豆粕和干燥粉末发酵豆粕中所附着的有益菌是一样的，没有外源的微生物加入，这对于物料品质和保存非常关键。
这样，本发明和现有技术相比具有如下优点：
（1）生物活性高。传统的发酵豆粕经过干燥后活菌数量一般在0.2×107cfu/g～8×108cfu/g，因为考虑到实际生产成本，干燥过程用低温干燥的不多，干燥结束发酵豆粕的活菌数量大大减少生物活性损失很大。同时发酵过程中微生物产生的代谢产物诸如消化酶、未知生长因子、维生素等都很大程度上受高温的破坏，失去发酵豆粕发酵完成后所具有的独特生物活性，产品使用价值被大打折扣。本发明方法只有普通方法8%～12%的干燥生产量，更重要的是这一部分干燥采用的是低温干燥处理，这样整批发酵豆粕原有的生物活性基本没有丧失，活菌量≥3×109cfu/g，是普通发酵豆粕的3.75～500倍，所以生物活性非常高。
（2）干燥设备等投入极大降低。在干燥发酵豆粕的生产中干燥设备、热源设备及粉碎机、除尘装置等其他附属装置是必须配置的，这些设备往往需要投入大量资金购置，并且设备安装对于厂房的要求比较高，安装过程费时费力。本发明方法不需要大量干燥发酵豆粕，所以干燥设备等一系列配套设备都可以选择小规格的，这样设备投资可以降低约80%。
（3）生产成本极大降低，环保条件很大提升。发酵豆粕的干燥过程约占加工成本的50%以上，主要的成本体现在能源的消耗，燃煤和电力。本发明方法由于干燥产量只有普通生产产量的8%～12%，所以燃煤使用量大大减少，排放的工业污染物也会大大减少，整体的环保条件得到大大改善。
（4）发酵豆粕的生产效率大大提高。传统的发酵豆粕生产效率的瓶颈在干燥环节上，干燥设备的产量决定了整个生产流程的产量。本发明方法中干燥环节的产量制约程度非常低，所以实际生产效率的瓶颈被打破。
（5）使用方便。一般优质的发酵豆粕发酵结束后物料性状都会非常粘，作为终端使用者的养殖户在使用未干燥发酵豆粕时，湿发酵豆粕易粘附在设备内部，特别是养殖户自己使用饲料加工机组进行配制全价料时，螺旋输送机中容易粘附物料，物料在螺旋输送机输送的时候极容易被挤压为团块状，在混合的时候这种粘的发酵豆粕和设备挤压过的团块都不能与其他物料混匀。本发明方法中使用部分已经低温干燥粉碎处理的粉末发酵豆粕来包裹未干燥处理的发酵豆粕，使物料颗粒表面的粘附面积大大减少，并降低了物料的水分含量，物料在混合过程中被充分打散包裹干粉末解决了湿发酵豆粕易粘附在设备内部，配制全价料的过程不容易混匀易造成结团结块的问题，可以像其他常见物料一样正常使用、配制全价饲料。
（6）储存时间长。使用本发明方法生产的发酵豆粕由于物料中留存着大量的有益活菌，有益菌成为整个区域中的优势菌群，并且微生物发酵产生一些代谢产物可以一定程度抑制杂菌。该物料中没有析出游离水，表层附着极稀薄菌液，物料内部颜色均匀润泽发酵充分，物料被包装在有内袋的PE覆膜袋中，两层密闭的包装袋充分保证与外部环境隔绝，所以绝大部分有害菌很难再次生长繁殖，可以保证存储品质。本发明生产的发酵豆粕的存储时间长，夏天时保质期3个月，冬天时保质期6个月。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的工艺流程框图。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
实施例1：见图1所示，高生物活性发酵豆粕的制备方法，依次包括有以下步骤：
1）、培养复合发酵菌。制备该复合发酵菌的菌种为凝结芽孢杆菌和酿酒酵母菌，且二者的重量比为1.3:0.5。
2）、为豆粕原料接种。先将复合发酵菌与温热洁净水（即，温度为25～30℃的洁净水）混合均匀形成复合发酵菌液。之后，将该复合发酵菌液均匀喷洒在豆粕原料上。其中，按照豆粕原料：温热洁净水：复合发酵菌的重量比为100：35：3进行豆粕接种。即，取豆粕原料1000kg、洁净水350kg、复合发酵菌30kg。
3）、豆粕发酵形成发酵豆粕。发酵参数为：发酵层厚度d为：d=500mm、发酵温度δ为：δ=40℃、发酵时间t为：t=72h。
4）、取步骤3）中的部分发酵豆粕进行低温干燥并粉碎形成干燥发酵豆粕。所取发酵豆粕的重量为步骤3）形成的发酵豆粕总重量的8%。干燥采用干燥室，且干燥室的温度为40℃，直至干燥到水分含量μ为：μ=12%。粉碎时，直至粉碎形成的颗粒粒度为60目。
5）、将步骤3）中剩余的发酵豆粕和步骤4）中的干燥发酵豆粕混合均匀即得成品1。混合时采用定量喂料机对双轴高效混合机供料，完成均匀混合。
6）、包装。所用的包装袋为具有尼龙内袋的PE覆膜袋。
实施例2：见图1所示，高生物活性发酵豆粕的制备方法，依次包括有以下步骤：
1）、培养复合发酵菌。制备该复合发酵菌的菌种为凝结芽孢杆菌和酿酒酵母菌，且二者的重量比为1.3：2.8。
2）、为豆粕原料接种。先将复合发酵菌与温热洁净水混匀成复合发酵菌液。之后，将该复合发酵菌液均匀喷洒在豆粕原料上。其中，按照豆粕原料：温热洁净水：复合发酵菌的重量比为：100：35：5进行豆粕接种。即，取豆粕原料1000kg、洁净水350kg、复合发酵菌50kg。
3）、豆粕发酵形成发酵豆粕。发酵参数为：发酵层厚度d为：d=600mm、发酵温度δ为：δ=40℃、发酵时间t为：t=72h。
4）、取步骤3）中的部分发酵豆粕进行低温干燥并粉碎形成干燥发酵豆粕。所取发酵豆粕的重量为步骤3）形成的发酵豆粕总重量的10%。干燥时采用干燥室，且干燥室的温度为41℃，直至干燥到水分含量μ为：μ=10%。粉碎时，直至粉碎形成的颗粒粒度为70目。
5）、将步骤3）中剩余的发酵豆粕和步骤4）中的干燥发酵豆粕混合均匀即得成品2。混合时采用定量喂料机对双轴高效混合机供料，完成均匀混合。
6）、包装。所用的包装袋为具有尼龙内袋的PE覆膜袋。
实施例3：见图1所示，高生物活性发酵豆粕的制备方法，依次包括有以下步骤：
1）、培养复合发酵菌。制备该复合发酵菌的菌种为凝结芽孢杆菌和酿酒酵母菌，且二者的重量比为3.6：0.5。
2）、为豆粕原料接种。先将复合发酵菌与温热洁净水的洁净水混匀成复合发酵菌液。之后，将该复合发酵菌液均匀喷洒在豆粕原料上。其中，按照豆粕原料：温热洁净水：复合发酵菌的重量比为100：70：3进行豆粕接种。即，取豆粕原料1000kg、洁净水700kg、复合发酵菌30kg。
3）、豆粕发酵形成发酵豆粕。发酵参数为：发酵层厚度d为：d=700mm、发酵温度δ为：δ=40℃、发酵时间t为：t=72h。
4）、取步骤3）中的部分发酵豆粕进行低温干燥并粉碎形成干燥发酵豆粕。所取发酵豆粕的重量为步骤3）形成的发酵豆粕总重量的12%。干燥时采用干燥室，且干燥室的温度为42℃，直至干燥到水分含量μ为：μ=12%。粉碎时，直至粉碎形成的颗粒粒度为80目。
5）、将步骤3）中剩余的发酵豆粕和步骤4）中的干燥发酵豆粕混合均匀即得成品3。混合时采用定量喂料机对双轴高效混合机供料，完成均匀混合。
6）、包装。所用的包装袋为具有尼龙内袋的PE覆膜袋。
实施例4：见图1所示，高生物活性发酵豆粕的制备方法，依次包括有以下步骤：
1）、培养复合发酵菌。制备该复合发酵菌的菌种为凝结芽孢杆菌和酿酒酵母菌，且二者的重量比为3.6：2.8。
2）、为豆粕原料接种。先将复合发酵菌与温热洁净水的洁净水混匀成复合发酵菌液。之后，将该复合发酵菌液均匀喷洒在豆粕原料上。其中，按照豆粕原料：温热洁净水：复合发酵菌的重量比为100：70：5进行豆粕接种。即，取豆粕原料1000kg、洁净水700kg、复合发酵菌50kg。
3）、豆粕发酵形成发酵豆粕。发酵参数为：发酵层厚度d为：d=550mm、发酵温度δ为：δ=40℃、发酵时间t为：t=72h。
4）、取步骤3）中的部分发酵豆粕进行低温干燥并粉碎形成干燥发酵豆粕。所取发酵豆粕的重量为步骤3）形成的发酵豆粕总重量的12%，约210kg。干燥时采用干燥室，且干燥室的温度为43℃，直至干燥到水分含量μ为：μ=10%。粉碎时，直至粉碎形成的颗粒粒度为60目。
5）、将步骤3）中剩余的发酵豆粕和步骤4）中的干燥发酵豆粕混合均匀即得成品4。混合时采用定量喂料机对双轴高效混合机供料，完成均匀混合。
6）、包装。所用的包装袋为具有尼龙内袋的PE覆膜袋。
实施例5：见图1所示，高生物活性发酵豆粕的制备方法，依次包括有以下步骤：
1）、培养复合发酵菌。制备该复合发酵菌的菌种为凝结芽孢杆菌和酿酒酵母菌，且二者的重量比为2.0：1.5。
2）、为豆粕原料接种。先将复合发酵菌与温热洁净水（25℃～30℃）的洁净水混匀成复合发酵菌液。之后，将该复合发酵菌液均匀喷洒在豆粕原料上。其中，按照豆粕原料：温热洁净水：复合发酵菌的重量比为100：50：4进行豆粕接种。即，取豆粕原料1000kg、温热洁净水500kg、复合发酵菌40kg。
3）、豆粕发酵形成发酵豆粕。发酵参数为：发酵层厚度d为：d=550mm、发酵温度δ为：δ=40℃、发酵时间t为：t=72h。
4）、取步骤3）中的部分发酵豆粕进行低温干燥并粉碎形成干燥发酵豆粕。所取发酵豆粕的重量为步骤3）形成的发酵豆粕总重量的12%。干燥时采用干燥室，且干燥室的温度为45℃，直至干燥到水分含量μ为：μ=12%。粉碎时，直至粉碎形成的颗粒粒度为60目。
5）、将步骤3）中剩余的发酵豆粕和步骤4）中的干燥发酵豆粕混合均匀即得成品5。混合时采用定量喂料机对双轴高效混合机供料，完成均匀混合。
6）、包装。所用的包装袋为具有尼龙内袋的PE覆膜袋。
对比例1：见图1所示，高生物活性发酵豆粕的制备方法，依次包括有以下步骤：
1）、培养复合发酵菌。制备该复合发酵菌的菌种为凝结芽孢杆菌和酿酒酵母菌，且二者的重量比为2.0：1.5。
2）、为豆粕原料接种。先将复合发酵菌与温热洁净水混匀成复合发酵菌液。之后，将该复合发酵菌液均匀喷洒在豆粕原料上。其中，按照豆粕原料：温热洁净水：复合发酵菌的重量比为100：50：4进行豆粕接种。即，取豆粕原料1000kg、温热洁净水500kg、复合发酵菌40kg。
3）、豆粕发酵形成发酵豆粕。发酵参数为：发酵层厚度d为：d=550mm、发酵温度δ为：δ=40℃、发酵时间t为：t=72h。
4）、取步骤3）中的部分发酵豆粕进行低温干燥并粉碎形成干燥发酵豆粕。所取发酵豆粕的重量为步骤3）形成的发酵豆粕总重量的12%。干燥时采用滚筒干燥法，且干燥时的温度为80℃，直至干燥到水分含量μ为：μ=12%。粉碎时，直至粉碎形成的颗粒粒度为60目。
5）、将步骤3）中剩余的发酵豆粕和步骤4）中的干燥发酵豆粕混合均匀即得成品6。混合时采用定量喂料机对双轴高效混合机供料，完成均匀混合。
6）、包装。所用的包装袋为具有尼龙内袋的PE覆膜袋。
对比例2：见图1所示，高生物活性发酵豆粕的制备方法，依次包括有以下步骤：
1）、培养复合发酵菌。制备该复合发酵菌的菌种为凝结芽孢杆菌和酿酒酵母菌，且二者的重量比为2.0：1.5。
2）、为豆粕原料接种。先将复合发酵菌与温热洁净水的洁净水混匀成复合发酵菌液。之后，将该复合发酵菌液均匀喷洒在豆粕原料上。其中，按照豆粕原料：温热洁净水：复合发酵菌的重量比为：100：50：4进行豆粕接种。即，取豆粕原料1000kg、温热洁净水500kg、复合发酵菌40kg。
3）、豆粕发酵形成发酵豆粕。发酵参数为：发酵层厚度d为：d=550mm、发酵温度δ为：δ=40℃、发酵时间t为：t=72h。
4）、取步骤3）中的部分发酵豆粕进行低温干燥并粉碎形成干燥发酵豆粕。所取发酵豆粕的重量为步骤3）形成的发酵豆粕总重量的12%。干燥时采用低温干燥箱，且干燥时的温度为40℃，直至干燥到水分含量μ为：μ=12%。粉碎时，直至粉碎形成的颗粒粒度为60目。
5）、将步骤3）中剩余的发酵豆粕和步骤4）中的干燥发酵豆粕混合均匀即得成品7。混合时采用定量喂料机对双轴高效混合机供料，完成均匀混合。
6）、包装。所用的包装袋为具有尼龙内袋的PE覆膜袋。
效果例1：经测算，在以上实施例和对比例中，所用电量、燃煤以及人工、和耗时的消耗参数见表1：
表1：消耗参数对照表
从表1可以看出：采用本发明的高生物活性发酵豆粕的制备方法相对于采用传统的高温或低温干燥法而言，在耗电、耗煤、人工投入等方面均得到了较大降低，从而具有所得成品成本较低的优势。
效果例2：经常规方法检测，各个成品生物活性参数见表2：
表2：活性参数对比表
| 成品 | 活菌数量（cfu/g） |
| 成品1 | 3.20×109 |
| 成品2 | 3.03×109 |
| 成品3 | 3.31×109 |
| 成品4 | 3.15×109 |
| 成品5 | 3.08×109 |
| 成品6（全部高温干燥） | 0.36×107 |
| 成品7（全部低温干燥） | 2.03×109 |
由表2可以看出，采用本发明的高生物活性发酵豆粕的制备方法相对于采用传统的高温或低温干燥法而言，所得成品的活菌数量均较高。即，发酵豆粕的活性较好。
Claims (7)
1.高生物活性发酵豆粕的制备方法，依次包括有以下步骤：
1）、制备复合发酵菌；
2）、为豆粕原料接种；
3）、豆粕原料发酵形成发酵豆粕；
4）、按重量比取步骤3）中8%～12%的发酵豆粕进行低温干燥并粉碎形成干燥发酵豆粕；
5）、将步骤3）中剩余的发酵豆粕和步骤4）中形成的干燥发酵豆粕混合均匀即得成品；以及
所述步骤4）低温干燥的干燥温度为40～45℃；所述步骤4）中形成的干燥发酵豆粕的水分含量μ为：μ≤12%。
2.根据权利要求1所述的高生物活性发酵豆粕的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中复合发酵菌的制备中使用的菌种为凝结芽孢杆菌和酿酒酵母菌，且凝结芽孢杆菌和酿酒酵母菌重量比为：1.3~3.6：0.5~2.8。
3.根据权利要求2所述的高生物活性发酵豆粕的制备方法，其特征在于：所述为豆粕原料接种的方法为：将复合发酵菌混入温热洁净水中，混合均匀后形成复合发酵菌液，将该复合发酵菌液喷洒在豆粕原料上混合均匀接种；其中，豆粕原料、洁净水、复合发酵菌的重量比为：100：35~70：3~5。
4.根据权利要求1所述的高生物活性发酵豆粕的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中豆粕发酵的参数为：发酵层厚度d为：500mm≤d≤700mm、发酵温度δ为：δ=40℃、发酵时间t为：t=72h。
5.根据权利要求1所述的高生物活性发酵豆粕的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中形成的干燥发酵豆粕粒度至少为60目。
6.根据权利要求1所述的高生物活性发酵豆粕的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中混合时采用定量喂料机对双轴高效混合机供料，完成均匀混合。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的高生物活性发酵豆粕的制备方法，其特征在于：所述步骤5）之后有包装步骤；所用的包装袋为具有尼龙内袋的PE覆膜袋。
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