CN104905013A - 白酒糟酶解发酵生产蛋白饲料原料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种白酒糟酶解发酵生产蛋白饲料原料的方法，包括：液体培养热带假丝酵母发酵液、纳豆芽孢杆菌发酵液、植物乳杆菌发酵液；并按比例制成混合菌液；将白酒糟与CaO以按比例装入爆缸，在一定条件下进行蒸汽爆破；将气爆后物料、混合菌液、玉米浆按比例混合,同时加入酶制剂，制成混合物料；将混合物料送入专用的模块化固态生物原料连续发酵装置内进行酶解与发酵，发酵物料经干燥即可得到蛋白饲料原料。本发明将经过汽爆后的物料与发酵菌液及酶制剂混合后装入专用的模块化固态生物原料连续发酵装置进行酶解与生物发酵，实现了自动控温、控湿、控通风量的要求，生物转化率高，发酵周期短，损耗少，成本低，可实现机械化、规模化的生产。

Description

白酒糟酶解发酵生产蛋白饲料原料的方法

技术领域

本发明涉及白酒糟的废物利用，尤其是涉及一种白酒糟酶解发酵生产蛋白饲料原料的方法。

背景技术

    随着我国畜牧业的快速发展，饲料原料逐渐紧缺，价格不断上涨，开发应用新型饲料资源已经成为现代畜牧业的研究方向。白酒糟是以高粱、小麦、玉米、谷物等为原料经过发酵、蒸馏提取酒精后的残留物，含有一定量的蛋白质、氨基酸和淀粉等营养成分。长期以来，白酒糟只有一部分被直接用作农村饲料或肥料，大部分作为废弃物被弃之不用，造成惊人的资源浪费。由于白酒糟中含有大量的粗纤维，营养结构不能满足科学饲养的的要求，直接应用时不能使养分充分地被动物消化和吸收。而且鲜白酒糟储存困难，如不及时干燥非常容易发生霉变产生毒素，且任意堆放又造成环境污染。

中国专利CN103947830A公开了一种利用白酒糟生物发酵生产饲料的方法，该方法采用酶解与发酵结合的方式对白酒糟进行生物发酵处理后制备成饲料。虽然实现了提高白酒糟营养成分的含量，提高利用率的目的，但由于该方法采用箱式发酵，产量小，发酵时间长，很难实现规模化、机械化的生产需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种可实现机械化、规模化生产的白酒糟酶解发酵生产蛋白饲料原料的方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的白酒糟酶解发酵生产蛋白饲料原料的方法包括下述步骤：

第一步，液体发酵

a、将培养活化的热带假丝酵母菌种用无菌生理盐水制成悬浮液，接种到发酵培养基中培养20~24h，得到热带假丝酵母发酵液；

b、将培养活化的纳豆芽孢杆菌种用无菌生理盐水制成悬浮液，接种到液体发酵培养基中培养发酵18~24h，得到纳豆芽孢杆菌发酵液；

c、将培养活化的植物乳杆菌用无菌生理盐水制成悬浮液，接种到液体发酵培养基中培养发酵18~22h，得到植物乳杆菌发酵液；

d、将上述三种发酵液按一定的比例制成混合菌液备用；

第二步，固体酶解与发酵

a、将白酒糟原料与CaO以50~100:1之比例混合均匀装入爆缸，爆缸罐体密封后通入180~250℃的饱和蒸汽，当爆缸压力达到0.5~2.0Mpa后维持1~10min，立即打开气动阀门进行蒸汽爆破；

b、将气爆后的物料、第一步制备的混合菌液、玉米浆按重量比1:0.3~0.5:1.0~1.2的比例在混合机内进行混合,同时加入中性蛋白酶45~100 U/g原料, 纤维素酶20~40 FPU/g原料，木聚糖酶25~50 IU/g原料，植酸酶5~15 IU/g原料，中温淀粉酶12~20 U/g原料，糖化酶80~150 U/g原料,混合均匀后调节水分至40~50%，制成混合物料；

c、将混合物料送入专用的模块化固态生物原料连续发酵装置内进行酶解与发酵，设定酶解与发酵温度28~45℃，相对湿度60~90%，发酵时间18~36h：

混合物料由提升机送入摆式布料器，再进入刮板布料器，由刮板布料器均匀将其分布到自下而上设有N层发酵室的塔架最顶层发酵室的各箱体单元的上开口箱体内，当物料达到设定的布料高度后，箱体单元底部的下翻式翻板门自动打开，将物料翻转卸入下方第N-1层发酵室的上开口箱体内进行发酵；卸料完毕后的顶层下翻式翻板门关闭，开始下一轮布料；当第N-1层发酵室的上开口箱体内的物料发酵到设定值时，再翻转卸到第N-2层发酵室的上开口箱体内继续发酵，卸料完毕的第N-1层下翻式翻板门关闭，迎接顶层上开口箱体内翻转卸下的物料，顶层上开口箱体内再进行新一轮布料，依次类推，实现物料的连续发酵；当物料翻转卸到底部第一层上开口箱体内中发酵后，第一层的下翻式翻板门打开，发酵完成的物料从缓冲出料斗卸到出料刮板输送机上；

物料在第一层至第N-1层发酵室的上开口箱体内进行连续发酵时，每层发酵物料的温湿度依靠连接在风道调节管路上的进风温湿度调节装置来控制；

第三步，干燥

出料刮板输送机将物料转送出去后，经80℃以下低温干燥至含水量低于12.5%，即可得到蛋白饲料原料产品。

所述第二步中发酵物料的温湿度调整方法为：

当任一层发酵室箱体单元的上开口箱体内物料发酵温度、湿度偏离设定值时，开启鼓风机和抽风机，同时打开该层发酵室内箱体单元上开口箱体的排风电动阀，并打开与该层相邻的下层发酵室各箱体单元上开口箱体的进风电动阀，鼓风机输送的风通过进风温湿度调节装置调节后，经进风通道进入与该层相邻的下层发酵室各箱体单元上开口箱体内，并经所述的该层发酵室箱体单元的下翻式翻边门的门缝、导风管的管壁缝隙，穿透所述的该层发酵室各箱体单元上开口箱体内的物料层后，自排风通道排出；当发酵室内的物料处于耗氧发酵期，按照上述步骤适度开启进风电动阀和排风电动阀进行通风供氧；在发酵稳定期，关闭或关小进风电动阀和排风电动阀。

所述第二步中所送风力的温湿度调节方法为：

当需要热风时，外部热工质进入列管式换热器的壳程，对通过管程的自然风进行加热，反之，外部冷工质进入列管式换热器的壳程，对通过管程的自然风进行降温；

当需要加湿时，外部水源通过管道进入加湿段，通过水帘对经过的自然风进行加湿和除尘。

本发明的优点在于采用气爆与酶解及生物发酵相结合的方式进行白酒糟的生物转化，在生物转化过程中可分泌与合成大量的有益菌、氨基酸、生化酶、促生长因子等营养类物质，粗蛋白和小肽含量增加，粗纤维显著降低，黄曲霉毒素得以清除；作为饲料喂饲动物时，可调整和提高动物机体免疫力，达到预防疾病、提高成活率、促进生长、降低成本，增产增收等效果，减少或不需要额外添加益生菌、酶制剂等添加剂。

本发明将经过汽爆后的物料与发酵菌液及酶制剂混合后装入专用的模块化固态生物原料连续发酵装置进行酶解与生物发酵，实现了自动控温、控湿、控通风量的要求，生物转化率高，发酵周期短，损耗少，成本低，可实现机械化、规模化的生产需求。

附图说明

图1是本发明中专用的模块化固态生物原料连续发酵装置的结构示意图。

图2是图1中进风温湿度调节装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明所述的白酒糟酶解发酵生产蛋白饲料原料的方法包括下述步骤：

第一步，液体发酵

a、将使用YPD培养基上活化好的热带假丝酵母斜面菌种用无菌生理盐水制成悬浮液，接种到发酵培养基中，其中所用发酵培养基中含有10%葡萄糖或糖蜜、0.5%硫酸铵、0.5%磷酸氢二钾、0.05%硫酸镁，按照通风量1:0.4，温度30~32℃，压力0.06~0.08Mpa培养20~24h，得到热带假丝酵母发酵液；

b、将使用牛肉膏蛋白胨培养基活化后的的纳豆芽孢杆菌种用无菌生理盐水制成悬浮液，接种到液体发酵培养基中，其中所用发酵培养基中含有豆粕粉1.0~3.0%，玉米粉1.0~3.0%，硫酸镁0.2~0.6%，硫酸锰0.02~0.06%，氯化钠0.5~1.0%；按照压力0.05~0.1 Mpa，搅拌转速170~230 r/min，通风量1:0. 5~1.2，培养温度32~35℃培养发酵18~24h，得到纳豆芽孢杆菌发酵液；

c、使用固体MRS培养植物乳杆菌，将植物乳杆菌一级固体种子用无菌生理盐水制成悬浮液，接种到液体发酵培养基中，其中所用发酵培养基中含有葡萄糖或糖蜜20~50g/L、玉米浆20~35 g/L，七水合硫酸镁0.25~0.35 g/L，四水合硫酸锰0.01~0.015 g/L，七水合硫酸铁0.01~0.015 g/L，乙酸钠16~21 g/L，Tween-80 l mL/L；按照压力0.05~0.1 Mpa，培养温度30~32℃，静置培养发酵18~22h，得到植物乳杆菌发酵液；

d、将上述三种发酵液按一定的比例制成混合菌液备用；

第二步，固体酶解与发酵

a、将白酒糟原料与CaO以50~100:1之比例混合均匀装入爆缸，装料系数60~80%，爆缸罐体密封后通入180~250℃的饱和蒸汽，当爆缸压力达到0.5~2.0Mpa后维持1~10min，立即打开气动阀门进行蒸汽爆破；

b、将气爆后的物料、第一步制备的混合菌液、玉米浆按1:0.3~0.5:1.0~1.2的重量比在混合机内进行混合,同时加入中性蛋白酶45~100 U/g原料, 纤维素酶20~40 FPU/g原料，木聚糖酶25~50 IU/g原料，植酸酶5~15 IU/g原料，中温淀粉酶12~20 U/g原料，糖化酶80~150 U/g原料,混合均匀后调节水分至40~50%，制成混合物料；

c、将混合物料送入专用的模块化固态生物原料连续发酵装置内进行酶解与发酵，设定酶解与发酵温度28~45℃，相对湿度60~90%，发酵时间18~36h，如图1所示，该连续发酵装置的塔架设有五层发酵室：

混合物料由提升机1送入摆式布料器2，再进入刮板布料器3，由刮板布料器3均匀分布到第五层发酵室的各箱体单元4的上开口箱体内，当物料达到设定的布料高度（即：被料位检测传感器5检测到并将数据传输给控制系统的工控机，工控机发出指令停止上游设备进料）后，箱体单元底部的翻板执行机构6控制下翻式翻板门自动打开，将物料翻转卸入下方第四层发酵室的上开口箱体内进行发酵，此时第四层发酵室各箱体单元的下翻式翻板门处于关闭状态，物料在撒落的过程中得到一次翻转；卸料完毕后的第五层下翻式翻板门经过设定的时间后，工控机控制其关闭，开始进入下一轮布料；当第四层发酵室的上开口箱体内的物料发酵到设定时间后，工控机发出指令，打开第四次发酵室各箱体单元4的下翻式翻板门，物料在重力作用下撒落到第三层发酵室各箱体单元4的上开口箱体内，物料在撒落过程中得到第二次翻料。经过设定的时间后，工控机控制第四层发酵室各箱体单元4的下翻式翻板门关闭，进入下一轮进料。

第三层发酵室、第二层发酵室的工作过程与第四层发酵室相同，不再重复；当物料翻转卸到第一层上开口箱体内中发酵后，工控机控制第一层的下翻式翻板门打开，发酵完成的物料从缓冲出料斗7卸到出料刮板输送机8上；

本发明专用的模块化固态生物原料连续发酵装置的塔架最顶层发酵室的各箱体单元4的上开口箱体仅起布料作用，不进行发酵，顶层以下的各层发酵室连续进行发酵工作；

物料依次在各层发酵室的上开口箱体内进行连续发酵时，每层发酵室内发酵物料的温湿度依靠连接在风道调节管路上的进风温湿度调节装置9来控制；

第三步，干燥

出料刮板输送机8将物料转送出去后，经80℃以下低温干燥至含水量低于12.5%，即可得到蛋白饲料原料产品。

为保证物料发酵时的温湿度满足设计要求，各层发酵室内物料的温湿度调整可以按照下述方法进行：

以第三层为例，当工控机通过温湿度传感器检测到第三层发酵室箱体单元4的上开口箱体内物料发酵温度、湿度偏离设定值时，工控机发出指令，开启鼓风机10和抽风机11，同时打开通往第二层发酵室各箱体单元上开口箱体的进风电动阀12和通往第三层发酵室内箱体单元上开口箱体的排风电动阀13，鼓风机10输送的风通过进风温湿度调节装置9调节后，经进风通道14进入第二层发酵室各箱体单元上开口箱体内，并经第三层发酵室箱体单元的下翻式翻边门的门缝、导风管的管壁缝隙，穿透第三层发酵室各箱体单元上开口箱体内的物料层后，自排风通道15排出，即：风力从下方的第二层发酵室进入，穿透第三层发酵室内的物料后从第三层发酵室被排出，对第三层发酵室内的温湿度进行调整，调节方式巧妙且效果突出；当发酵室内的物料处于耗氧发酵期，按照上述步骤适度开启进风电动阀12和排风电动阀13进行通风供氧；在发酵稳定期，可关闭或关小进风电动阀12和排风电动阀13。

鼓风机输送的风力进入进风温湿度调节装置9（如图2所示）中后具体温湿度的调节方法为：

当发酵室内需要热风时，工控机控制电控三通阀16开启与外部冷源联通的阀门，外部热工质进入列管式换热器的壳程17，对通过管程18的自然风进行加热，以提高发酵室内发酵物料的温度；反之，工控机控制电控三通阀16开启与外部冷源联通的阀门，外部冷工质进入列管式换热器的壳程17，对通过管程18的自然风进行降温，以降低发酵室内发酵物料的温度；

当需要对发酵室内的物料进行加湿时，工控机控制电控阀19开启，外部水源通过管道20进入加湿管21内，形成的5~10cm厚的五道水帘22可对经过加湿管21的自然风进行加湿（每道水帘都由一个水龙头控制，可以根据发酵室内湿度计检测出的相对湿度的高低，通过启闭水龙头的数量来调节进入发酵室内空气的湿度，从而提高相对湿度；如果相对湿度高于90%时，可以通过开启鼓风机10和抽风机11来加大通风量，以降低发酵室内的相对湿度）；同时，通过加湿管21的风同时也可以得到除尘处理。当然，也可以同时对送入的自然风进行加湿和升温处理，或加湿和冷却处理。

下面通过具体实施例来对本发明做进一步详细的说明。

实施例1

本发明所述的白酒糟酶解发酵生产蛋白饲料原料的方法包括下述步骤：

第一步，液体发酵制备混合菌液

热带假丝酵母发酵液、纳豆芽孢杆菌发酵液、植物乳杆菌发酵液的具体制备方法同具体实施方式中所述，并将其按2:1:1的比例制成混合菌液备用；

第二步，固体酶解与发酵

a、将白酒糟原料与CaO以100:1之比例混合均匀装入爆缸，装料系数60~80%，爆缸罐体密封后通入215℃的饱和蒸汽，当爆缸压力达到1.0Mpa后维持5min，立即打开气动阀门进行蒸汽爆破；

b、将气爆后的物料、混合菌液和玉米浆按1:0.3:1.2的重量比在混合机内进行混合,同时加入中性蛋白酶85U/g原料, 纤维素酶25FPU/g原料，木聚糖酶35 IU/g原料，植酸酶8 IU/g原料，中温淀粉酶12 U/g原料，糖化酶100 U/g原料,混合均匀后调节水分至41%，制成混合物料；

c、将混合物料送入本发明专用的（如图1所示）模块化固态生物原料连续发酵装置内进行酶解与发酵，设定酶解与发酵温度在28~45℃、相对湿度在60~90%之间，发酵时间为34 h；

第三步，干燥

发酵完毕后，将物料在80℃以下温度干燥至含水量低于12.5%的蛋白饲料原料产品。

经测试，所得蛋白饲料原料产品与白酒糟原料的指标对比见下表。

。

实施例2

本发明所述的白酒糟酶解发酵生产蛋白饲料原料的方法包括下述步骤：

第一步，液体发酵制备混合菌液

热带假丝酵母发酵液、纳豆芽孢杆菌发酵液、植物乳杆菌发酵液的具体制备方法同具体实施方式中所述，并将其按1:1:1的比例制成混合菌液备用；

第二步，固体酶解与发酵

a、将白酒糟原料与CaO以80:1之比例混合均匀装入爆缸，装料系数60~80%，爆缸罐体密封后通入185℃的饱和蒸汽，当爆缸压力达到0.5Mpa后维持10min，立即打开气动阀门进行蒸汽爆破；

b、将气爆后的物料、混合菌液和玉米浆按1:0.4:1.1的重量比在混合机内进行混合,同时加入中性蛋白酶65 U/g原料, 纤维素酶30 FPU/g原料，木聚糖酶42 IU/g原料，植酸酶12 IU/g原料，中温淀粉酶15 U/g原料，糖化酶120 U/g原料,混合均匀后调节水分至42%，制成混合物料；

c、将混合物料送入本发明专用（如图1所示）的模块化固态生物原料连续发酵装置内进行酶解与发酵，设定酶解与发酵温度在28~45℃、相对湿度在60~90%之间，发酵时间为30h；

第三步，干燥

发酵完毕后，将物料在80℃以下温度干燥至含水量低于12.5%的蛋白饲料原料产品。

经测试，所得蛋白饲料原料产品与白酒糟原料的指标对比见下表。

。

实施例3

本发明所述的白酒糟酶解发酵生产蛋白饲料原料的方法包括下述步骤：

第一步，液体发酵制备混合菌液

热带假丝酵母发酵液、纳豆芽孢杆菌发酵液、植物乳杆菌发酵液的具体制备方法同具体实施方式中所述，并将其按2:2:1的比例制成混合菌液备用；

第二步，固体酶解与发酵

a、将白酒糟原料与CaO以60:1之比例混合均匀装入爆缸，装料系数60~80%，爆缸罐体密封后通入250℃的饱和蒸汽，当爆缸压力达到2.0Mpa后维持1min，立即打开气动阀门进行蒸汽爆破；

b、将气爆后的物料、混合菌液和玉米浆按1:0.5:1.0的重量比在混合机内进行混合,同时加入中性蛋白酶100 U/g原料, 纤维素酶40 FPU/g原料，木聚糖酶50 IU/g原料，植酸酶15 IU/g原料，中温淀粉酶20 U/g原料，糖化酶150 U/g原料,混合均匀后调节水分至45.5%，制成混合物料；

c、将混合物料送入本发明专用（如图1所示）的模块化固态生物原料连续发酵装置内进行酶解与发酵，设定酶解与发酵温度在28~45℃、相对湿度在60~90%之间，发酵时间为28h；

第三步，干燥

发酵完毕后，将物料在80℃以下温度干燥至含水量低于12.5%的蛋白饲料原料产品。

经测试，所得蛋白饲料原料产品与白酒糟原料的指标对比见下表。

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Claims (3)

1.一种白酒糟酶解发酵生产蛋白饲料原料的方法，其特征在于：包括下述步骤：

第一步，液体发酵

a、将培养活化的热带假丝酵母菌种用无菌生理盐水制成悬浮液，接种到发酵培养基中培养20~24h，得到热带假丝酵母发酵液；

b、将培养活化的纳豆芽孢杆菌种用无菌生理盐水制成悬浮液，接种到液体发酵培养基中培养发酵18~24h，得到纳豆芽孢杆菌发酵液；

c、将培养活化的植物乳杆菌用无菌生理盐水制成悬浮液，接种到液体发酵培养基中培养发酵18~22h，得到植物乳杆菌发酵液；

d、将上述三种发酵液按一定的比例制成混合菌液备用；

第二步，固体酶解与发酵

a、将白酒糟原料与CaO以50~100:1之比例混合均匀装入爆缸，爆缸罐体密封后通入180~250℃的饱和蒸汽，当爆缸压力达到0.5~2.0Mpa后维持1~10min，立即打开气动阀门进行蒸汽爆破；

b、将气爆后的物料、第一步制备的混合菌液、玉米浆按重量比1:0.3~0.5:1.0~1.2的比例在混合机内进行混合,同时加入中性蛋白酶45~100 U/g原料, 纤维素酶20~40 FPU/g原料，木聚糖酶25~50 IU/g原料，植酸酶5~15 IU/g原料，中温淀粉酶12~20 U/g原料，糖化酶80~150 U/g原料,混合均匀后调节水分至40~50%，制成混合物料；

c、将混合物料送入专用的模块化固态生物原料连续发酵装置内进行酶解与发酵，设定酶解与发酵温度28~45℃，相对湿度60~90%，发酵时间18~36h：

混合物料由提升机送入摆式布料器，再进入刮板布料器，由刮板布料器均匀将其分布到自下而上设有N层发酵室的塔架最顶层发酵室的各箱体单元的上开口箱体内，当物料达到设定的布料高度后，顶层各箱体单元底部的下翻式翻板门自动打开，将物料翻转卸入下方第N-1层发酵室的上开口箱体内进行发酵；卸料完毕后的顶层下翻式翻板门关闭，开始下一轮布料；当第N-1层发酵室的上开口箱体内的物料发酵到设定值时，再通过其底部的下翻式翻板门将物料翻转卸到第N-2层发酵室的上开口箱体内继续发酵，卸料完毕的第N-1层下翻式翻板门关闭，迎接顶层上开口箱体内翻转卸下的物料，顶层上开口箱体内再进行新一轮布料，依次类推，实现物料的连续发酵；当物料翻转卸到底部第一层上开口箱体内发酵后，第一层的下翻式翻板门打开，发酵完成的物料从缓冲出料斗卸到出料刮板输送机上；

物料在第一层至第N-1层发酵室的上开口箱体内进行连续发酵时，每层发酵物料的温湿度依靠连接在风道调节管路上的进风温湿度调节装置来控制；

第三步，干燥

出料刮板输送机将物料转送出去后，经80℃以下低温干燥至含水量低于12.5%，即可得到蛋白饲料原料产品。

2.根据权利要求1所述的白酒糟酶解发酵生产蛋白饲料原料的方法，其特征在于：所述第二步中发酵物料的温湿度调整方法为：

当任一层发酵室箱体单元的上开口箱体内物料发酵温度、湿度偏离设定值时，开启鼓风机和抽风机，同时打开该层发酵室内箱体单元上开口箱体的排风电动阀，并打开与该层相邻的下层发酵室各箱体单元上开口箱体的进风电动阀，鼓风机输送的风通过进风温湿度调节装置调节后，经进风通道进入与该层相邻的下层发酵室各箱体单元上开口箱体内，并经所述的该层发酵室箱体单元的下翻式翻边门的门缝、导风管的管壁缝隙，穿透所述的该层发酵室各箱体单元上开口箱体内的物料层后，自排风通道排出；当发酵室内的物料处于耗氧发酵期，按照上述步骤适度开启进风电动阀和排风电动阀进行通风供氧；在发酵稳定期，关闭或关小进风电动阀和排风电动阀。

3.根据权利要求1或2所述的白酒糟酶解发酵生产蛋白饲料原料的方法，其特征在于：

所述第二步中所送风力的温湿度调节方法为：

当需要热风时，外部热工质进入列管式换热器的壳程，对通过管程的自然风进行加热，反之，外部冷工质进入列管式换热器的壳程，对通过管程的自然风进行降温；

当需要加湿时，外部水源通过管道进入加湿段，通过水帘对经过的自然风进行加湿和除尘。