CN103120357A - 一种制备乳酸菌酸水的装置、方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于畜禽日常保健技术领域，具体公开了一种制备乳酸菌酸水的装置、方法及应用。所述制备方法包括农副产品废渣的水解、乳酸菌液的活化、农副产品废渣乳酸菌发酵以及固液分离制取酸水。本发明所制备的乳酸菌酸水，相比目前用无机酸、有机酸或复合酸配制的酸水，不仅能调节畜禽消化系统及胃肠道的酸碱环境，而且含有大量乳酸菌活菌，有效提高保育小猪的免疫力，降低发病率和腹泻的发生率。另外，制备方法及装置简单，可操作性强，生产成本低，并能有效利用农副产品废渣资源，使其得到进一步降解，在一定程度上解决了资源浪费和环境污染等突出问题。
Description
技术领域
本发明属于畜禽日常保健技术领域，具体地，涉及一种制备乳酸菌酸水的装置、方法及应用。
背景技术
乳酸菌制剂是基于饲用抗生素安全性问题应运而生的一种安全、无毒副作用、能促进畜禽生长、改善畜产品肉质风味、有利于生态环境的绿色饲料添加剂，其大部分是厌氧或兼性厌氧的革兰氏阳性菌，耐酸，在pH3.0—4.5时仍可生长，适应于胃肠的酸性环境；总所周知，畜牧业中使用工业化生产的乳酸菌，其性能与效果不尽如意，究其原因，主要可能与2个因素有关，第一个是使用效果与畜禽日龄有关；第二个是选用的菌株在进入宿主时由于数量不够定植不成功。也就是说，生猪养殖过程中，乳酸菌等益生菌保健工作，越早越好，活菌数越多越好。
保育仔猪由于自身消化系统发育不完善，胃酸和消化酶分泌不足，不利于促进胃肠道微生物平衡，易导致营养应激反应，猪场工作人员除了做好必要的免疫、消毒工作，日常益生菌保健也是保育工作中的重中之重。
目前我国生产益生菌制剂的发酵基料成分中大多有玉米蛋白粉、麸皮、豆粕以及功能性名贵中药等，虽然能使微生物快速发酵并繁殖，显然也增加了其生产成本。与此同时，我国是农副产品大国，单单每年生产的木薯淀粉或加工成酒精后所产生的木薯渣就达30多万吨，因无利用价值而被丢弃，不仅造成极大浪费又占土地，而且极易产生腐败气味污染周边环境。由于其主要成分是纤维素、半纤维素、少量的淀粉和蛋白质，营养较低，直接利用木薯渣饲养猪的方法对猪的生长基本上作用不大，所以利用微生物发酵降解木薯渣制备乳酸菌制剂是一研究热点。中国专利申请号201010300903公布了一种用于喂养禽畜的木薯渣发酵混合料的制备方法，涉及饲料的制备方法，包括配料、混合发酵等工序；中国专利申请号201010107505.X公开了木薯渣饲料资源化技术，利用从细菌和真菌中筛选出能利用降解木薯渣中纤维素的菌株并优化了各菌种发酵培养基和发酵条件，使其发酵生产为动物容易吸收的高蛋白饲料；中国申请专利201210210877.4公开了以木薯渣为原料制备生物饲料的方法，通过曲霉菌、芽抱杆菌、酵母菌和乳酸菌制备复合发酵菌种，再以木薯渣为原料混菌发酵得到生物饲料成品。以上专利虽然都实现了木薯渣再利用，提高了混合料营养价值，但产品的宿主定植率偏低，适口性差，工艺复杂，成本较高，不适合现阶段规模化养殖场的广泛使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中益生菌饲料添加剂产品中存在的宿主定植率偏低、装备复杂和生产成本高的不足，提供一种制备乳酸菌酸水的装置。
本发明的另一个目的是提供一种制备乳酸菌酸水的方法。
利用该方法得到的乳酸菌酸水不仅能提高其宿主定植率，而且适口性极佳，且制备方法及装置简单，可操作性强，生产成本低，并能有效利用农副产品废渣资源，使其得到进一步降解，在一定程度上解决了资源浪费和环境污染等突出问题。
本发明的另一个目的是提供一种乳酸菌酸水的应用。
本发明通过以下技术方案予以实现上述目的：
一种制备乳酸菌酸水的装置，包括水解罐、活化罐、发酵罐和酸水罐；水解罐通过管道与发酵罐相连，活化罐通过管道与发酵罐相连，发酵罐通过管道与酸水罐相连。
优选地，所述水解罐和发酵罐之间还连有均质机。均质机可以将水解罐中经过稀硝酸高温水解后的废渣水解液粉碎得更彻底后再输入到发酵罐中供乳酸菌发酵利用，这样可以有利于乳酸菌对废渣中营养的分解和吸收。进而提高酸水中乳酸菌的数量。
优选地，所述水解罐还分别与加酸罐和加碱罐相连。
优选地，所述水解罐内设有搅拌桨、pH感应计、温度计。
水解罐是将废渣经稀硝酸高温水解后供给乳酸菌发酵用。水解罐为带有夹层的不锈钢罐，热水从夹套口进入流经夹层，提高水解罐中的温度来满足农副产品废渣稀硝酸高温水解对温度的要求，稀硝酸是经加酸罐加入到水解罐中的，水解罐中的pH感应计测量水解罐中水解液的pH值，从而控制稀硝酸的加入量。水解反应结束后，将碱液从加碱罐加入到水解罐中，来调节农副产品废渣水解液的pH，使农副产品废渣水解液的pH值不至于过酸，不适于乳酸菌的发酵利用。
优选地，所述水解罐中搅拌桨搅拌速度控制在120~300 r/min。
优选地，所述发酵罐中设有搅拌桨、温度计、pH感应计和排空阀。
发酵罐中发酵过程会产生一定量的气体，气体可由排空阀排出；另外，发酵中确定发酵终点的指标为：发酵酸水中pH值，当发酵酸水的pH值为3.2时，停止发酵。 pH值由发酵罐中安置的3个pH感应计的算术平均数确定。
优选地，所述发酵罐中搅拌桨搅拌速度控制在60~180 r/min。
优选地，水解罐和发酵罐为带有夹层的不锈钢罐，温度控制过程中，热水从夹套口进入，从夹套出口排出。发酵罐下层为锥型结构，易于静置固液分离。活化罐和酸水罐为不锈钢罐或橡胶桶。
优选地，所述加酸罐和加碱罐为不锈钢罐。
一种乳酸菌酸水的制备方法，包括以下步骤：
S1.将木薯渣和稀硝酸溶液按固液比为1:4放进水解罐中高温水解后，添加碱溶液把pH值中和到6~7，并用均质机制成木薯渣醪液；
S2.向活化罐中加入如下重量份数的各组分：水300~400份，红糖10~30份，豆粕30~50份，乳酸菌制剂5~10份；40~45℃活化0.5~1小时得到乳酸菌活化液；
S3.往发酵罐中加入质量比为5：1的木薯渣醪液、乳酸菌活化液，并加入用量为发酵总量的0.05~0.1%的生长促进因子，35~45℃，搅拌速度60~180 r/min发酵60~96小时；
S4.发酵结束后，发酵醪液于发酵罐中静置1~3h，排出发酵渣，获得乳酸菌酸水，乳酸菌酸水通过管道进入酸水罐。
优选地，S1中所述农副产品废渣为木薯渣、甘蔗渣、菠萝渣或豆腐渣。
更优选地，所述农副产品废渣为木薯渣。
优选地，S1中所述稀硝酸溶液为质量百分含量为0.1~0.5% HNO3水溶液；所述碱溶液为质量百分含量为12~30%的NaOH或Na2CO3溶液。
优选地，S3中所述生长促进因子为植物浸出物（如木瓜、胡萝卜）、糊精、麦芽糖、动物类蛋白浸膏（如酸化酪蛋白水解物、胰蛋白胨、浓缩乳清蛋白、酵母浸膏等）或益生素（如低聚麦芽糖、低聚半乳糖和低聚果糖等）中的1种，多种或者全部。
如上所述制备方法制备得到的乳酸菌酸水的应用；所述应用为将乳酸菌酸水与日常饮用水按1:1~3的体积比混合后供保育小猪饮用。
本发明的有益效果是：
1.本发明所制备的乳酸菌酸水，相比目前用无机酸、有机酸或复合酸配制的酸水，不仅能调节消化系统及胃肠道的酸碱环境，而且含有大量乳酸菌活菌，有效提高保育小猪的免疫力，降低发病率和腹泻率。
2.本发明所制备的酸水与日常饮用水混合使用，适口性好，仔猪饮用频率高，日饮水量大，大大增加了乳酸菌活菌数的吸收量，从根本上提高了宿主的定植率。
3.该方法能有效降低益生菌制剂的生产成本，利用农副产品废渣资源，在一定程度上解决了资源浪费和环境污染等突出问题。
4.本发明的制备装置简单，占用设备体积小，生产成本低，可操作性高，完全能在规模化养殖场实现。
附图说明
图1.为本发明的装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作出进一步地详细阐述。
本发明所用的各种原料、乳酸菌制剂、生产设备均可选自市售的任意一种，并没有特殊的限定。
一种制备乳酸菌酸水的装置，水解罐1和发酵罐11为带有夹层的不锈钢罐，温度控制过程中，热水从夹套口8进入，从夹套出口9排出。加酸罐2和加碱罐3为不锈钢罐，乳酸菌活化罐12和酸水罐17可为不锈钢罐或者橡胶桶。
以下结合具体实施方式对本发明作出进一步地详细阐述：
实施例1
一种制备乳酸菌酸水的方法，包括如下步骤：
S1.木薯渣水解
水解罐1中，往进口4中放入1.0t木薯渣，采用稀HNO3高温处理法水解，水解0.5 h；然后降温到50 ℃后，添加碱溶液中和到pH为7左右，并用均质机10制成木薯渣醪液。
其中，稀HNO3为0.5% HNO3溶液，盛于加酸罐2中；木薯渣与稀HNO3的固液比为1:4。水解温度为98 ℃，由温度计6显示。碱溶液选用30%的NaOH溶液，装入加碱罐3中；
另外，水解过程中水解罐1中搅拌桨5搅拌速度控制在300 r/min，碱中和过程由pH感应计7显示。
S2乳酸菌制剂的活化
按一定配比，往活化罐12中加入水、红糖、豆粕和乳酸菌制剂，搅拌混匀，活化时间在1h。
其中，活化液中各物质质量为：水900.0kg, 红糖30.0kg，豆粕150.0kg，乳酸菌制剂15.0kg。采用的乳酸菌制剂为广州正无穷生物科技有限公司的1号菌剂，其菌种主要成分是嗜酸乳杆菌和植物乳酸杆菌。加入的水为经离子交换树脂处理后的纯净水，温度在40℃左右。
S3.木薯渣乳酸菌发酵
往发酵罐11中加入木薯渣醪液和乳酸菌活化液，并于加料口13加入一定量的生长促进因子，搅拌混匀，控制温度，封闭发酵96 h。
其中生长促进因子为糊精和酸化酪蛋白水解物，用量为30.0Kg，两者间的配比为1:1。
其中，发酵控制温度为35~38℃，由发酵罐11的温度计6显示。发酵罐11中的搅拌桨5在发酵过程中，搅拌速度控制在180 r/min。当发酵酸水中pH值为3.2（由发酵罐11中安置的3个pH感应计7的算术平均数确定）并带有宜人的酸味时，为发酵终点。
其中，发酵过程会产生一定量的气体，由排空阀14排出。
S4.发酵醪液的固液分离
发酵完成后，停止搅拌，并于发酵罐11中静置3h，排出发酵渣，获得乳酸菌酸水溶液。
其中，进行固液分离时，先打开阀门15排出发酵渣，再关闭15，打开阀门16，收集酸水，通过管道进入酸水罐17中。
S5.乳酸菌酸水的应用
将实施例1制备得到的乳酸菌酸水与日常饮用水按1:3的体积比混合后供保育小猪饮用。
实施例2
一种制备乳酸菌酸水的方法，包括如下步骤：
S1.木薯渣水解
水解罐1中，往进口4中放入0.5 t木薯渣，采用稀HNO3高温处理法水解，水解时间为1h；然后降温到30 ℃后，添加碱溶液中和到pH为6左右，并用均质机10制成木薯渣醪液。
其中，稀HNO3含量为0.1% HNO3水溶液，盛于加酸罐2中；木薯渣与稀HNO3的固液比为1:4。水解温度为80 ℃左右，由温度计6显示。
其中，碱溶液选用12% Na2CO3溶液，装入加碱罐3中；另外，水解过程中水解罐1中搅拌桨5搅拌速度控制在120 r/min，碱中和过程由pH感应计7显示。
S2.乳酸菌制剂活化
按一定配比，往活化罐12中加入水、红糖、豆粕和乳酸菌制剂，搅拌混匀，活化时间在0.5h。
其中，活化液中各物质质量为：水400.0kg，红糖30.0 kg，豆粕30.0kg，乳酸菌制剂10.0kg，乳酸菌制剂采用广州正无穷生物科技有限公司2号菌剂，其菌种主要成分是干酪乳杆菌和植物乳酸杆菌，加入的水为经离子交换树脂处理后的纯净水，温度在45 ℃左右。
S3.木薯渣乳酸菌发酵
往发酵罐11中加入木薯渣醪液和乳酸菌活化液，并于加料口13加入3.0 kg的生长促进因子，搅拌混匀，控制温度，封闭发酵60 h。
其中生长促进因子包括胡萝卜浸膏植物浸出物、糊精、浓缩乳清蛋白和低聚麦芽糖，质量配比为1:1:1:1。
其中，发酵控制温度为43~45℃，由发酵罐11的温度计6显示；发酵罐11中的搅拌桨5在发酵过程中，搅拌速度控制在60 r/min；发酵过程会产生一定量的气体，由排空阀14排出；当发酵酸水中pH值3.4（由发酵罐11中安置的3个pH感应计7的算术平均数确定）并带有宜人的酸味，为发酵终点。
S4.发酵醪液的固液分离
发酵完成后，停止搅拌，并于发酵罐11中静置1h，排出发酵渣，获得乳酸菌酸水溶液。
其中，进行固液分离时，先打开阀门15排出发酵渣，再关闭15，打开阀门16，收集酸水，通过管道进入酸水罐17中。
S5.乳酸菌酸水的应用
将实施例2制备得到的乳酸菌酸水与日常饮用水按1:1的体积比混合后供保育小猪饮用。
实施例3
试验选取28±2日龄，体重基本一致的二元保育小猪90头，公母比例一致，平均体重差异不显著（P＞0.05），分成3组（对照组、试验组1和试验组2），各组均为30头，每组分成2圈，每圈15头。保育小猪由广东壹号食品股份有限公司提供，试验地点在广东湛江遂溪官湖基地乌蛇岭二线进行。
3组试验保育小猪饲用的是猪场自配日粮，实行少食多餐，自由饮水，只是饮水成分方面有所不同：对照组保育小猪饮用的是普通市售酸水与日常饮用水混合液；试验组1饮用的是实施例1制备得到的乳酸菌酸水与日常饮用水混合液；试验组2饮用的是实施例2制备得到的乳酸菌酸水与日常饮用水混合液；
3组试验猪管理条件一致，保育舍温度控制在25~28 ℃，通风换气良好。试验期40d，并分别于试验第20d和40d清晨空腹称重，并观察行为表现记录腹泻仔猪及死亡率。表1为保育小猪生产性能结果。
表1 保育小猪生产性能情况
上述实验结果表明：通过本发明制备得到的乳酸菌酸水，提高了其适口性，降低了料肉比，有效提高保育小猪的免疫力，降低发病率和腹泻率（P＜0.05）。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种制备乳酸菌酸水的装置，其特征在于，包括水解罐、活化罐、发酵罐和酸水罐；水解罐通过管道与发酵罐相连，活化罐通过管道与发酵罐相连，发酵罐通过管道与酸水罐相连。
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述水解罐和发酵罐之间还连有均质机。
3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述水解罐还分别与加酸罐和加碱罐相连。
4.根据权利要求1中所述装置，其特征在于，所述水解罐和发酵罐为带有夹层的不锈钢罐，发酵罐下层为锥型结构；所述活化罐和酸水罐为不锈钢罐或橡胶桶。
5.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述加酸罐和加碱罐为不锈钢罐。
6.一种乳酸菌酸水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将农产品废渣和稀硝酸溶液按固液比为1:4放进水解罐中高温水解后，添加碱溶液把pH值中和到6~7，并用均质机制成废渣醪液；
S2.向活化罐中加入如下重量份数的各组分：水300~400份，红糖10~30份，豆粕30~50份，乳酸菌制剂5~10份；40~45℃活化0.5~1小时得到乳酸菌活化液；
S3.往发酵罐中加入质量比为5：1的废渣醪液和乳酸菌活化液，并加入用量为发酵总量的0.05~0.1%的生长促进因子，35~45℃，搅拌速度60~180 r/min发酵60~96小时；
S4.发酵结束后，发酵醪液于发酵罐中静置1~3h，排出发酵渣，获得乳酸菌酸水，乳酸菌酸水通过管道进入酸水罐。
7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，S1中所述农副产品废渣为木薯渣、甘蔗渣、菠萝渣或豆腐渣；以木薯渣为最佳。
8.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，S1中所述稀硝酸溶液为质量百分含量为0.1~0.5% HNO3水溶液；所述碱溶液为质量百分含量为12~30%的NaOH或Na2CO3溶液。
9.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，S3中所述生长促进因子为木瓜、胡萝卜、糊精、麦芽糖、酸化酪蛋白水解物、胰蛋白胨、浓缩乳清蛋白、酵母浸膏、低聚麦芽糖、低聚半乳糖或低聚果糖中的一种，多种或者全部。
10.权利要求6~8任一项所述制备方法制备得到的乳酸菌酸水的应用，其特征在于，所述应用为将乳酸菌酸水与日常饮用水按1:1~3的体积比混合后供保育小猪饮用。
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