CN104498357B - 6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统 - Google Patents

6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104498357B
CN104498357B CN201510019039.2A CN201510019039A CN104498357B CN 104498357 B CN104498357 B CN 104498357B CN 201510019039 A CN201510019039 A CN 201510019039A CN 104498357 B CN104498357 B CN 104498357B
Authority
CN
China
Prior art keywords
blast pipe
entrance
outlet
communicated
way magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510019039.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104498357A (zh
Inventor
杨华明
赵玉民
闫晓刚
祁宏伟
班志彬
魏炳栋
张芳毓
周虹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin Academy of Agricultural Sciences
Original Assignee
Jilin Academy of Agricultural Sciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin Academy of Agricultural Sciences filed Critical Jilin Academy of Agricultural Sciences
Priority to CN201510019039.2A priority Critical patent/CN104498357B/zh
Publication of CN104498357A publication Critical patent/CN104498357A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104498357B publication Critical patent/CN104498357B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/34—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/48—Automatic or computerized control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统属反刍动物瘤胃液产气检测技术领域，本发明中气体分析仪经数据采集控制仪与微机连接，管道g入口处设有手动阀o，并经6个二位三通电磁阀入口与气体分析仪入口连通；排气管m出口处设有手动阀p，并经6个二位三通电磁阀出口与气体分析仪出口连通；进气管a入口端与氮气瓶连通，并串接减压阀、转子流量计、进气管b入口端、手动阀b，并与管道a-f入口连通；进气管b入口处设有手动阀a，并顺序与排气管a-f连通；6个发酵罐的入口和出口经管道分别并联于管道g和排气管m之间，6个二位三通电磁阀均由微机控制；本发明能快速真实在线定量检测反刍动物瘤胃液厌氧发酵时产生的CO2、CH4量，气体回收率在98％以上。

Description

6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统
技术领域
本发明属反刍动物瘤胃液产气检测技术领域，具体涉及一种6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统。
背景技术
反刍动物活体瘤胃发酵试验是研究瘤胃微生物营养与代谢；评定营养价值及营养调控效率的重要手段。但因其周期长、需要动物多、环境条件不易控制、数据平稳性差及成本高等因素，制约深入研究。20世纪40年代，反刍动物瘤胃液体外模拟发酵技术开始出现，目前常用的瘤胃发酵体外模拟方法主要包括：两步法、体外产气法和人工瘤胃持续动态发酵等。Menke等(1979)利用体外产气法进行模拟瘤胃发酵试验，它只能测定出总的产气量，该方法对CO2、CH4的测定需要借助气相色谱仪完成，不能在线检测模拟瘤胃液厌氧发酵产生CO2、CH4量。又因多次抽取发酵罐内气体，造成气体损失而影响试验结果。而瘤胃是一个持续动态的厌氧发酵系统，产气量及气体(二氧化碳、甲烷等)组成比例也是动态的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能快速仿真模拟在线检测反刍动物瘤胃液的6通道瘤胃液体外发酵产气检测装置系统。
本发明由发酵罐ⅠA、发酵罐ⅡB、发酵罐ⅢC、发酵罐ⅣD、发酵罐ⅤE、发酵罐ⅥF、氮气瓶G、减压阀H、转子流量计I、气体分析仪J、数据采集控制仪K、微机L、二位三通电磁阀Ⅰ入口1、二位三通电磁阀Ⅱ入口2、二位三通电磁阀Ⅲ入口3、二位三通电磁阀Ⅳ入口4、二位三通电磁阀Ⅴ入口5、二位三通电磁阀Ⅵ入口6、二位三通电磁阀Ⅰ出口1’、二位三通电磁阀Ⅱ出口2’、二位三通电磁阀Ⅲ出口3’、二位三通电磁阀Ⅳ出口4’、二位三通电磁阀Ⅴ出口5’、二位三通电磁阀Ⅵ出口6’、手动阀a7、手动阀b8、手动阀c9、手动阀d10、手动阀e11、手动阀f12、手动阀g13、手动阀h14、手动阀i15、手动阀j16、手动阀k17、手动阀l18、手动阀m19、手动阀n20、手动阀o21、手动阀p22、排气管a23、排气管b24、排气管c25、排气管d26、排气管e27、排气管f28、排气管g29、排气管h30、排气管i31、排气管j32、排气管k33、排气管l34、排气管m35、排气管n36、排气管o37、排气管p38、排气管q39、排气管r40、排气管s41、进气管a42、进气管b43、管道a44、管道b45、管道c46、管道d47、管道e48、管道f49和管道g50组成，其中气体分析仪J经数据采集控制仪K与微机L连接。
管道g50入口处设有手动阀o21，并经二位三通电磁阀Ⅰ入口1、二位三通电磁阀Ⅱ入口2、二位三通电磁阀Ⅲ入口3、二位三通电磁阀Ⅳ入口4、二位三通电磁阀Ⅴ入口5、二位三通电磁阀Ⅵ入口6与气体分析仪J的入口连通。
排气管m35出口处设有手动阀p22，并经二位三通电磁阀Ⅰ出口1’、二位三通电磁阀Ⅱ出口2’、二位三通电磁阀Ⅲ出口3’、二位三通电磁阀Ⅳ出口4’、二位三通电磁阀Ⅴ出口5’、二位三通电磁阀Ⅵ出口6’与气体分析仪J的出口连通。
进气管a42入口端与氮气瓶G连通，然后顺序串接减压阀H、转子流量计I、进气管b43入口端、手动阀b8，并与管道a44、管道b45、管道c46、管道d47、管道e48、管道f49入口连通。
进气管b43入口处设有手动阀a7，并顺序与排气管a23、排气管b24、排气管c25、排气管d26、排气管e27、排气管f28连通。
排气管a23入口与二位三通电磁阀Ⅰ出口1’连通，排气管a23出口与发酵罐ⅠA入口连通，排气管a23入口和排气管a23出口之间连通排气管g29、设有手动阀i15、连通进气管b43，排气管g29上设有手动阀c9，发酵罐ⅠA出口与排气管n36入口连通，排气管n36出口经管道a44与二位三通电磁阀Ⅰ入口1连通。
排气管b24入口与二位三通电磁阀Ⅱ出口2’连通，排气管b24出口与发酵罐ⅡB入口连通，排气管b24入口和排气管b24出口之间连通排气管h30、设有手动阀j16、连通进气管b43，排气管h30上设有手动阀d10，发酵罐ⅡB出口与排气管o37入口连通，排气管o37出口经管道b45与二位三通电磁阀Ⅱ入口2连通。
排气管c25入口与二位三通电磁阀Ⅲ出口3’连通，排气管c25出口与发酵罐ⅢC入口连通，排气管c25入口和排气管c25出口之间连通排气管i31、设有手动阀k17、连通进气管b43，排气管i31上设有手动阀e11，发酵罐ⅢC出口与排气管p38入口连通，排气管p38出口经管道c46与二位三通电磁阀Ⅲ入口3连通。
排气管d26入口与二位三通电磁阀Ⅳ出口4’连通，排气管d26出口与发酵罐ⅣD入口连通，排气管d26入口和排气管d26出口之间连通排气管j32、设有手动阀l18、连通进气管b43，排气管j32上设有手动阀f12，发酵罐ⅣD出口与排气管q39入口连通，排气管q39出口经管道d47与二位三通电磁阀Ⅳ入口4连通。
排气管e27入口与二位三通电磁阀Ⅴ出口5’连通，排气管e27出口与发酵罐ⅤE入口连通，排气管e27入口和排气管e27出口之间连通排气管k33、设有手动阀m19、连通进气管b43，排气管k33上设有手动阀g13，发酵罐ⅤE出口与排气管r40入口连通，排气管r40出口经管道e48与二位三通电磁阀Ⅴ入口5连通。
排气管f28入口与二位三通电磁阀Ⅵ出口6’连通，排气管f28出口与发酵罐ⅥF入口连通，排气管f28入口和排气管f28出口之间连通排气管l34、设有手动阀n20、连通进气管b43，排气管l34上设有手动阀h14，发酵罐ⅥF出口与排气管s41入口连通，排气管s41出口经管道f49与二位三通电磁阀Ⅵ入口6连通。
二位三通电磁阀Ⅰ入口1、二位三通电磁阀Ⅱ入口2、二位三通电磁阀Ⅲ入口3、二位三通电磁阀Ⅳ入口4、二位三通电磁阀Ⅴ入口5、二位三通电磁阀Ⅵ入口6二位三通电磁阀Ⅰ出口1’、二位三通电磁阀Ⅱ出口2’、二位三通电磁阀Ⅲ出口3’、二位三通电磁阀Ⅳ出口4’、二位三通电磁阀Ⅴ出口5’和二位三通电磁阀Ⅵ出口6’均由微机L控制。
所述的排气管a23出口与发酵罐ⅠA罐底的间距、排气管b24出口与发酵罐ⅡB罐底的间距、排气管c25出口与发酵罐ⅢC罐底的间距、排气管d26出口与发酵罐ⅣD罐底的间距、排气管e27出口与发酵罐ⅤE罐底的间距、排气管f28出口与发酵罐ⅥF罐底的间距均为1cm。
所述的排气管n36入口与发酵罐ⅠA罐底的间距、排气管o37入口与发酵罐ⅡB罐底的间距、排气管p38入口与发酵罐ⅢC罐底的间距、排气管q39入口与发酵罐ⅣD罐底的间距、排气管r40入口与发酵罐ⅤE罐底的间距、排气管s41入口与发酵罐ⅥF罐底的间距均为20cm。
所述的发酵罐ⅠA、发酵罐ⅡB、发酵罐ⅢC、发酵罐ⅣD、发酵罐ⅤE、发酵罐ⅥF的材料均为白钢。
本发明的积极效果在于：
为快速仿真模拟在线检测反刍动物瘤胃液厌氧发酵时，产生的CO2和CH4,经多年的研究，研制出首台“6通道瘤胃液体外发酵产气检测系统”。对该系统进行了气体(CH4、CO2)回收率的内标及外标的双重检验和对瘤胃液体外发酵时产气量的定量检测试验；羊瘤胃液体外发酵产气量与活体羊产气量也进行了比较验正。结果显示：该系统气体回收率在98％以上；瘤胃液体外发酵试验表明，能真实在线定量检测瘤胃液厌氧发酵时产生的CO2、CH4量。由此得出结论：该系统技术流程先进，检测结果准确可靠。
附图说明
图1为6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统结构示意图
图2为标定气体回收率的气路图
其中：A.发酵罐ⅠB.发酵罐ⅡC.发酵罐ⅢD.发酵罐ⅣE.发酵罐ⅤF.发酵罐ⅥG.氮气瓶H.减压阀I.转子流量计J.气体分析仪K.数据采集控制仪L.微机1.二位三通电磁阀Ⅰ入口2.二位三通电磁阀Ⅱ入口3.二位三通电磁阀Ⅲ入口4.二位三通电磁阀Ⅳ入口5.二位三通电磁阀Ⅴ入口6.二位三通电磁阀Ⅵ入口；1’.二位三通电磁阀Ⅰ出口；2’.二位三通电磁阀Ⅱ出口；3’.二位三通电磁阀Ⅲ出口；4’.二位三通电磁阀Ⅳ出口；5’.二位三通电磁阀Ⅴ出口；6’.二位三通电磁阀Ⅵ出口7.手动阀a8.手动阀b9.手动阀c10.手动阀d11.手动阀e12.手动阀f13.手动阀g14.手动阀h15.手动阀i16.手动阀j17.手动阀k18.手动阀l19.手动阀m20.手动阀n21.手动阀o22.手动阀p23.排气管a24.排气管b25.排气管c26.排气管d27.排气管e28.排气管f29.排气管g30.排气管h31.排气管i32.排气管j33.排气管k34.排气管l35.排气管m36.排气管n37.排气管o38.排气管p39.排气管q40.排气管r41.排气管s42.进气管a43.进气管b44.管道a45.管道b46.管道c47.管道d48.管道e49.管道f50.管道g
具体实施方式
在测定体外发酵产气量，即加瘤胃液之前，先将该系统的各气路(指所有的管道)中充入氮气，为厌氧发酵做前期准备。
1.发酵罐ⅠA、发酵罐ⅡB、发酵罐ⅢC、发酵罐ⅣD、发酵罐ⅤE、发酵罐ⅥF均为白钢发酵罐(400ml容积)，各发酵罐上方带有罗口盖，盖口固接有进气管和排气管。
各进气管(进入发酵罐的气管)出口与各发酵罐底的间距均为1cm，其作用是将发酵液在通入氮气(200ml/min)的过程中，把瘤胃液发酵产生的甲烷和CO2带出。
各排气管入口与各发酵罐底的间距均为20cm,其作用是将发酵液中的甲烷和CO2的气体，由排气管n36、排气管o37、排气管p38、排气管q39、排气管r40、排气管s41、进气管a42、进气管b43、管道a44、管道b45、管道c46、管道d47、管道e48、管道f49、管道g50输送到气体分析仪J中。
充氮气时：管道a44、管道b45、管道c46、管道d47、管道e48、管道f49、管道g50作为进气管道。
测定时：管道a44、管道b45、管道c46、管道d47、管道e48、管道f49、管道g50作为排气管道。
2.氮气瓶G与减压阀H之间用6mm高压管连接，其他均用6mm的硅胶管连接。
3.检测发酵罐内产生气体量(CO2、CH4)的操作包括下列步骤：
(1-1)管道内充氮气顺序：给发酵罐ⅠA、发酵罐ⅡB、发酵罐ⅢC、发酵罐ⅣD、发酵罐ⅤE、发酵罐ⅥF的管道内充氮气时，开启气体分析仪J(CO2、CH4)和数据采集控制仪K的电源开关，开启微机L，点击数据采集控制仪K的控制软件，启动实验。
充氮气时：管道a44、管道b45、管道c46、管道d47、管道e48、管道f49、管道g50作为进气管道。
测定时：管道a44、管道b45、管道c46、管道d47、管道e48、管道f49、管道g50作为排气管道。
开始实验：
氮气瓶G向发酵罐充氮气时：经进气管a42、减压阀H、转子流量计I、进气管b43、手动阀a7、排气管n36、排气管o37、排气管p38、排气管q39、排气管r40、排气管s41、管道a44、管道b45、管道c46、管道d47、管道e48、管道f49、管道g50，输送到气体分析仪J中。
排气经过：排气管m35、排气管a23、排气管b24、排气管c25、排气管d26、排气管e27、排气管f28、排气管g29、排气管h30、排气管i31、排气管j32、排气管k33、排气管l34管道排出(排空)。
(1-2)依次开启：氮气瓶G的减压阀H开关，并调节转子流量计I流量(范围：200～300ml/min之间)、手动阀b8、手动阀c9、手动阀d10、手动阀e11、手动阀f12、手动阀g13、手动阀h14；
(1-3)依次关闭：手动阀a7、手动阀i15、手动阀j16、手动阀k17、手动阀l18、手动阀m19、手动阀n20、手动阀o21、手动阀p22，通过微机L，用数据采集控制仪K控制软件程序，按60秒循环一次的时间间隔，分别采集发酵罐A、发酵罐B、发酵罐C、发酵罐D、发酵罐E、发酵罐F的气体数据；
(1-4)当采集发酵罐A气体时，二位三通电磁阀Ⅰ由微机L控制自动开启，
当采集发酵罐B气体时，二位三通电磁阀Ⅱ由微机L控制自动开启，
当采集发酵罐C气体时，二位三通电磁阀Ⅲ由微机L控制自动开启，
当采集发酵罐D气体时，二位三通电磁阀Ⅳ由微机L控制自动开启，
当采集发酵罐E气体时，二位三通电磁阀Ⅴ由微机L控制自动开启，
当采集发酵罐F气体时，二位三通电磁阀Ⅵ由微机L控制自动开启，六个发酵罐充氮气30min，操作完成。
(2)开始检测气体(CO2、CH4)记录实验：
(2-1)连接好各发酵罐的进气口和排气口与相对应的每个进气管和排气管；
(2-2)关闭手动阀b8，开启手动阀a7；
(2-3)通过微机L，利用数据采集控制仪K的控制软件程序，按60秒循环一次的时间间隔，分别采集发酵罐A、发酵罐B、发酵罐C、发酵罐D、发酵罐E、发酵罐F的气体数据。
(2-4)当采集发酵罐A气体时，二位三通电磁阀Ⅰ由微机L控制自动开启，
当采集发酵罐B气体时，二位三通电磁阀Ⅱ由微机L控制自动开启，
当采集发酵罐C气体时，二位三通电磁阀Ⅲ由微机L控制自动开启，
当采集发酵罐D气体时，二位三通电磁阀Ⅳ由微机L控制自动开启，
当采集发酵罐E气体时，二位三通电磁阀Ⅴ由微机L控制自动开启，
当采集发酵罐F气体时，二位三通电磁阀Ⅵ由微机L控制自动开启。
(3)试验完成，开启手动阀o21和手动阀p22，关闭减压阀H。
总体设计方案
该类系统目前在国际上没有统一的技术标准，在参照批次培养系统和呼吸测热装置的原理基础上，本发明设计并研制了6通道瘤胃液体外发酵产气检测系统，为快速简便的在线测定瘤胃液温室气体排放量提供了新型便捷的手段。为日后该领域技术标准的建立，提供可靠的理论依据。
该系统的功能：
(1)采用近红外传感技术，可实现24h在线实时测定气体瞬时产生量，发酵罐内的压力在0.2-1.0KPa之间。防止发酵后因气体累积而影响测定结果的精确性，能为研究降低温室气体产生量提供真实的数据支持。
(2)与开放回流式呼吸测热装置原理基本相似，将O2、CO2和CH4三种气体的单套传感器，通过复杂的技术集成，合并成6通道一体的气体分析仪。
(3)每6min循环采集一次。每个发酵罐的气体检测和采集，均由软件工作站控制。软件工作站按6个发酵罐的编码(A-F)顺序,每间隔60s采集一个发酵罐中的数据一次，并根据程序中编辑好的公式自动运算并保存采集的厌O2量、CO2产量和CH4排放量数据。在气体气路系统装置运行期间不间断的供给N2，保证整个发酵过程均处在厌氧环境中。
气体回收率的检验
在瘤胃液体外发酵试验进行的过程中，分别采用外标法(用标准气体CO2和CH4进行标定)和内标法(标准气体和瘤胃液体外发酵气体的混合气体)做气体回收率双重检验。
1.外标法：关闭M、N阀，开启O阀，其中O阀所控制的管道气流量为200mL/min，测定标准气体浓度。
回收率(％)＝a/b×100％
a：实际在线测定气体浓度值；
b：标准气体的浓度值。
2.内标法：先开启M、N阀，关闭O阀，其中M、N阀所控制的管道气流量为200mL/min，测定发酵罐内的气体浓度值；然后把C阀打开，将M、N阀和O阀所控制的管道气流量调为100mL/min，同时测定标准气体浓度值和发酵罐内的气体浓度值。
回收率(％)＝(b-a)/c×100％
a：开启M、N阀，关闭O阀时实际在线测定浓度值；
b：M、N阀和O阀同时开启时实际在线测定浓度值；
c：标准气体的浓度值。
瘤胃液体外发酵试验
本试验采取单因素实验设计，用本发明的6通道瘤胃液体外发酵产气检测系统进行体外发酵，用容积为200ml的白钢发酵罐6个和能精确控制温度的恒温振荡器。6通道瘤胃液体外发酵产气检测系统于试验开始前，持续30分钟通入N2，以保证试验在厌氧的环境中进行：白钢发酵罐于试验开始前30分钟置于恒温振荡器中，以保证其温度维持在39℃。于每天早上6:30饲喂日粮两小时后，用抽气筒将取瘤胃液器，分别从每头羊(经饲喂屠宰后，得知50kg羊瘤胃的容积为8L左右)瘤胃中抽取150ml的瘤胃液共450ml，混合均匀后置于保温处理的抽滤瓶中。
分别称取1g羊草和1g精料，放入发酵罐底部。每个发酵罐内注入50ml瘤胃液，封闭发酵罐进行发酵。发酵至数据分析仪采集的CH4值归零为止。
活体羊产气的测定试验
本试验采用单因素实验设计，用呼吸测热装置将每期实验羊用精粗比为4:6，预饲7天，逐头称重后放入呼吸测热室内，进行24小时呼吸测热实验，间隔3天再逐头称重牵入呼吸测热室测试。微机自动记录每头羊呼吸代谢时的耗O2量、CO2排放量、CH4排放量、呼吸商、温度、湿度、进排呼吸室内气体流量数据等。
瘤胃液体外发酵产气量与活体羊用呼吸测热装置测定产气量的比较表
注：体外发酵估测的活体羊体内气体产量(y)＝发酵罐注入瘤胃液体积(50ml)×体外发酵产气量(x)÷活体羊瘤胃容积(8L)
由表可知瘤胃液体外发酵产气检测装置与活体羊用呼吸测热装置之间测定的CH4排放量呈1.5倍左右的关系，CO2产气量呈1倍左右的关系。体外发酵装置检测出的CH4值高于活体羊用呼吸测热装置测定出CH4的排放量，其原因可能是该体外发酵装置属于少量瘤胃液短期动态开路式的批次培养系统，既没有半透膜和过瘤胃作用，也没有脂肪酸吸收的功能。而活体羊瘤胃内环境属于连续性发酵和吸收脂肪酸的培养系统，不仅存在底物与缓冲液的连续进入和食糜的连续排出，瘤胃还存在微生物稳态系统，使得微生物不断繁衍，维持微生物赖以生存的环境。体外发酵装置检测出的CO2值小于活体羊用呼吸测热装置测定出的CO2产生量，则是因为体外发酵装置测出的CO2值完全由瘤胃液发酵产生的，而在活体羊用呼吸测热装置中测得的CO2值是羊自身肺呼吸及生理活动产生的值，瘤胃发酵产生的CO2只是其中的一部分，且根据活体羊用呼吸测热装置得出随羊体重的增加CO2产量增多。因此，瘤胃液体外发酵装置虽然能够测出瘤胃液的瞬时产气量，但在诸多因素的影响下无法完全与活体羊用呼吸测热系统测定出的产气量吻合。总体上看，数据是呈现相关的。Khazaal等(1993)运用体外发酵法与尼龙袋法比较实验得出体外发酵装置与体内法基本接近，张文璐等通过粗饲料干物质降解率研究体外发酵与尼龙袋法的相关性提出两者具有高度相关性，且体外发酵法可以作为快速，定性的测定饲料降解率。本实验的体外体内对比试验与Khazaal、张文璐等的研究一致，两者所得气体数值基本一致，可以作为定性和定量测定气体排放的发酵装置。

Claims (4)

1.一种6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统，其特征在于由发酵罐Ⅰ(A)、发酵罐Ⅱ(B)、发酵罐Ⅲ(C)、发酵罐Ⅳ(D)、发酵罐Ⅴ(E)、发酵罐Ⅵ(F)、氮气瓶(G)、减压阀(H)、转子流量计(I)、气体分析仪(J)、数据采集控制仪(K)、微机(L)、二位三通电磁阀Ⅰ入口(1)、二位三通电磁阀Ⅱ入口(2)、二位三通电磁阀Ⅲ入口(3)、二位三通电磁阀Ⅳ入口(4)、二位三通电磁阀Ⅴ入口(5)、二位三通电磁阀Ⅵ入口(6)、二位三通电磁阀Ⅰ出口(1’)、二位三通电磁阀Ⅱ出口(2’)、二位三通电磁阀Ⅲ出口(3’)、二位三通电磁阀Ⅳ出口(4’)、二位三通电磁阀Ⅴ出口(5’)、二位三通电磁阀Ⅵ出口(6’)、手动阀a(7)、手动阀b(8)、手动阀c(9)、手动阀d(10)、手动阀e(11)、手动阀f(12)、手动阀g(13)、手动阀h(14)、手动阀i(15)、手动阀j(16)、手动阀k(17)、手动阀l(18)、手动阀m(19)、手动阀n(20)、手动阀o(21)、手动阀p(22)、排气管a(23)、排气管b(24)、排气管c(25)、排气管d(26)、排气管e(27)、排气管f(28)、排气管g(29)、排气管h(30)、排气管i(31)、排气管j(32)、排气管k(33)、排气管l(34)、排气管m(35)、排气管n(36)、排气管o(37)、排气管p(38)、排气管q(39)、排气管r(40)、排气管s(41)、进气管a(42)、进气管b(43)、管道a(44)、管道b(45)、管道c(46)、管道d(47)、管道e(48)、管道f(49)和管道g(50)组成，其中气体分析仪(J)经数据采集控制仪(K)与微机(L)连接；管道g(50)入口处设有手动阀o(21)，并经二位三通电磁阀Ⅰ入口(1)、二位三通电磁阀Ⅱ入口(2)、二位三通电磁阀Ⅲ入口(3)、二位三通电磁阀Ⅳ入口(4)、二位三通电磁阀Ⅴ入口(5)、二位三通电磁阀Ⅵ入口(6)与气体分析仪(J)的入口连通；排气管m(35)出口处设有手动阀p(22)，并经二位三通电磁阀Ⅰ出口(1’)、二位三通电磁阀Ⅱ出口(2’)、二位三通电磁阀Ⅲ出口(3’)、二位三通电磁阀Ⅳ出口(4’)、二位三通电磁阀Ⅴ出口(5’)、二位三通电磁阀Ⅵ出口(6’)与气体分析仪(J)的出口连通；进气管a(42)入口端与氮气瓶(G)连通，然后顺序串接减压阀(H)、转子流量计(I)、进气管b(43)入口端、手动阀b(8)，并与管道a(44)、管道b(45)、管道c(46)、管道d(47)、管道e(48)、管道f(49)入口连通；进气管b(43)入口处设有手动阀a(7)，并顺序与排气管a(23)、排气管b(24)、排气管c(25)、排气管d(26)、排气管e(27)、排气管f(28)连通；排气管a(23)入口与二位三通电磁阀Ⅰ出口(1’)连通，排气管a(23)出口与发酵罐Ⅰ(A)入口连通，排气管a(23)入口和排气管a(23)出口之间连通排气管g(29)、设有手动阀i(15)、连通进气管b(43)，排气管g(29)上设有手动阀c(9)，发酵罐Ⅰ(A)出口与排气管n(36)入口连通，排气管n(36)出口经管道a(44)与二位三通电磁阀Ⅰ入口(1)连通；排气管b(24)入口与二位三通电磁阀Ⅱ出口(2’)连通，排气管b(24)出口与发酵罐Ⅱ(B)入口连通，排气管b(24)入口和排气管b(24)出口之间连通排气管h(30)、设有手动阀j(16)、连通进气管b(43)，排气管h(30)上设有手动阀d(10)，发酵罐Ⅱ(B)出口与排气管o(37)入口连通，排气管o(37)出口经管道b(45)与二位三通电磁阀Ⅱ入口(2)连通；排气管c(25)入口与二位三通电磁阀Ⅲ出口(3’)连通，排气管c(25)出口与发酵罐Ⅲ(C)入口连通，排气管c(25)入口和排气管c(25)出口之间连通排气管i(31)、设有手动阀k(17)、连通进气管b(43)，排气管i(31)上设有手动阀e(11)，发酵罐Ⅲ(C)出口与排气管p(38)入口连通，排气管p(38)出口经管道c(46)与二位三通电磁阀Ⅲ入口(3)连通；排气管d(26)入口与二位三通电磁阀Ⅳ出口(4’)连通，排气管d(26)出口与发酵罐Ⅳ(D)入口连通，排气管d(26)入口和排气管d(26)出口之间连通排气管j(32)、设有手动阀l(18)、连通进气管b(43)，排气管j(32)上设有手动阀f(12)，发酵罐Ⅳ(D)出口与排气管q(39)入口连通，排气管q(39)出口经管道d(47)与二位三通电磁阀Ⅳ入口(4)连通；排气管e(27)入口与二位三通电磁阀Ⅴ出口(5’)连通，排气管e(27)出口与发酵罐Ⅴ(E)入口连通，排气管e(27)入口和排气管e(27)出口之间连通排气管k(33)、设有手动阀m(19)、连通进气管b(43)，排气管k(33)上设有手动阀g(13)，发酵罐Ⅴ(E)出口与排气管r(40)入口连通，排气管r(40)出口经管道e(48)与二位三通电磁阀Ⅴ入口(5)连通；排气管f(28)入口与二位三通电磁阀Ⅵ出口(6’)连通，排气管f(28)出口与发酵罐Ⅵ(F)入口连通，排气管f(28)入口和排气管f(28)出口之间连通排气管l(34)、设有手动阀n(20)、连通进气管b(43)，排气管l(34)上设有手动阀h(14)，发酵罐Ⅵ(F)出口与排气管s(41)入口连通，排气管s(41)出口经管道f(49)与二位三通电磁阀Ⅵ入口(6)连通；二位三通电磁阀Ⅰ入口(1)、二位三通电磁阀Ⅱ入口(2)、二位三通电磁阀Ⅲ入口(3)、二位三通电磁阀Ⅳ入口(4)、二位三通电磁阀Ⅴ入口(5)、二位三通电磁阀Ⅵ入口(6)二位三通电磁阀Ⅰ出口(1’)、二位三通电磁阀Ⅱ出口(2’)、二位三通电磁阀Ⅲ出口(3’)、二位三通电磁阀Ⅳ出口(4’)、二位三通电磁阀Ⅴ出口(5’)和二位三通电磁阀Ⅵ出口(6’)均由微机(L)控制。
2.按权利要求1所述的6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统，其特征在于所述的排气管a(23)出口与发酵罐Ⅰ(A)罐底的间距、排气管b(24)出口与发酵罐Ⅱ(B)罐底的间距、排气管c(25)出口与发酵罐Ⅲ(C)罐底的间距、排气管d(26)出口与发酵罐Ⅳ(D)罐底的间距、排气管e(27)出口与发酵罐Ⅴ(E)罐底的间距、排气管f(28)出口与发酵罐Ⅵ(F)罐底的间距均为1cm。
3.按权利要求1所述的6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统，其特征在于所述的排气管n(36)入口与发酵罐Ⅰ(A)罐底的间距、排气管o(37)入口与发酵罐Ⅱ(B)罐底的间距、排气管p(38)入口与发酵罐Ⅲ(C)罐底的间距、排气管q(39)入口与发酵罐Ⅳ(D)罐底的间距、排气管r(40)入口与发酵罐Ⅴ(E)罐底的间距、排气管s(41)入口与发酵罐Ⅵ(F)罐底的间距均为20cm。
4.按权利要求1所述的6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统，其特征在于所述的发酵罐Ⅰ(A)、发酵罐Ⅱ(B)、发酵罐Ⅲ(C)、发酵罐Ⅳ(D)、发酵罐Ⅴ(E)、发酵罐Ⅵ(F)的材料均为白钢。
CN201510019039.2A 2015-01-14 2015-01-14 6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统 Expired - Fee Related CN104498357B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510019039.2A CN104498357B (zh) 2015-01-14 2015-01-14 6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510019039.2A CN104498357B (zh) 2015-01-14 2015-01-14 6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104498357A CN104498357A (zh) 2015-04-08
CN104498357B true CN104498357B (zh) 2016-05-18

Family

ID=52939811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510019039.2A Expired - Fee Related CN104498357B (zh) 2015-01-14 2015-01-14 6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104498357B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104893965B (zh) * 2015-06-15 2016-08-24 湖南农业大学 一种用于模拟瘤胃消化的智能连续发酵系统
CN104928151B (zh) * 2015-06-15 2016-08-10 湖南农业大学 瘤胃模拟装置及瘤胃模拟装置的控制方法
CN108251299B (zh) * 2018-02-02 2021-01-15 厦门大学 一种厌氧培养装置及其应用
CN110672384B (zh) * 2018-07-02 2022-06-03 中国石油天然气股份有限公司 一种天然气增压取样装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007009085A3 (en) * 2005-07-12 2007-04-19 Texas A & M Univ Sys Production plant and method for converting biomass
CN202849390U (zh) * 2012-11-16 2013-04-03 黑龙江八一农垦大学 一种模拟瘤胃发酵的体外批次培养产气装置
CN103760304A (zh) * 2014-01-08 2014-04-30 吉林省农业科学院 畜禽用多功能气体分析仪
CN204347025U (zh) * 2015-01-14 2015-05-20 吉林省农业科学院 6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007009085A3 (en) * 2005-07-12 2007-04-19 Texas A & M Univ Sys Production plant and method for converting biomass
CN202849390U (zh) * 2012-11-16 2013-04-03 黑龙江八一农垦大学 一种模拟瘤胃发酵的体外批次培养产气装置
CN103760304A (zh) * 2014-01-08 2014-04-30 吉林省农业科学院 畜禽用多功能气体分析仪
CN204347025U (zh) * 2015-01-14 2015-05-20 吉林省农业科学院 6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN104498357A (zh) 2015-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104498357B (zh) 6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统
CN102399692B (zh) 一种全自动肠道菌群体外模拟模型装置
CN102618431B (zh) 一种基于过程质谱仪的封闭式光生物反应器装置及藻细胞生长过程监控方法
Rufener Jr et al. Maintenance of the rumen microbial population in continuous culture
CN218491747U (zh) 一种多通路瘤胃液体外发酵产气测定装置
CN102286359B (zh) 一种固液气三相分流式瘤胃模拟连续发酵系统及方法
CN204347025U (zh) 6通道瘤胃液体外发酵产气在线检测系统
WO2021164591A1 (zh) 一种糖醇体外肠道微生物评价方法
CN202330390U (zh) 对夹型模拟咀嚼机
US20230357701A1 (en) Method for detecting composition of fermentation gas of gut flora and instrument therefor
CN208022990U (zh) 活体外瘤胃发酵装置
CN102706486A (zh) 开放式动物呼吸测热系统检测准确性的检验方法
CN207231567U (zh) 气体流量测量装置和包含气体流量测量装置的检测单元
CN209677060U (zh) 一种小动物低氧培养仓
CN207468625U (zh) 单相厌氧发酵实验装置
CN101984341A (zh) 一种检测脊尾白虾新鲜度的方法
CN208933383U (zh) 一种智能自动化细胞集落实验设备
CN205653461U (zh) 一种发酵罐微生物检测装置
CN208383868U (zh) 一种利用污泥呼吸速率测试污水毒性的装置
CN109735438A (zh) 一种体外重现肠道微生物组的系统及其应用方法
Hungate Rumen Microbiology, Kinetics of Microbial Activity in the Bovine Rumen
CN218773279U (zh) 一种小型酸奶发酵罐及发酵系统
CN211825819U (zh) 定量测定浮游细菌碳代谢量及内外碳源占比的装置
CN206721205U (zh) 一种金黄色葡萄球菌在线检测装置
LI et al. Studies on methane emissions from pastoral farming in New Zealand

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160518

Termination date: 20220114