CN104939288B - 一种高纤维饲料生物降解发酵装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高纤维饲料生物降解发酵系统，适用于多菌种复合发酵，克服发酵过程中装料和出料劳动强度大、发酵周期长、产量低、发酵效果差和发酵条件难以控制等生产中的关键问题。本发明专利提供一种新型发酵室及配套设施，其中，发酵室内设计了半自动发酵车，该车具有通气性好、便于装卸、承载料多、移动和卸料多方便等优点；另外，发酵室密封性良好，能够自动控温、自动控湿和自动消毒，具有单次发酵容量大、便于操作、发酵周期短和节省能源等特点。该发酵系统不仅省时、省力、节省能源，而且发酵条件易于控制，更好地满足工厂化饲料发酵生产的需要。

Description

一种高纤维饲料生物降解发酵装置

技术领域

本发明专利涉及微生物发酵饲料设备技术领域，具体涉及高纤维饲料生物降解发酵装置。

背景技术

发酵设备是生物饲料生产最关键的基础设施。目前，工业化饲料固态发酵反应器常有以下几种：一是袋装式，二是木盒式，三是浅盘式。第一种发酵装置优点是结构简单、造价低，缺点是通气性差，生产效率低，劳动强度大，采取复合菌种发酵很难满足不同菌种发酵特性的需要，采用此方法发酵高纤维饲料，菌种只在发酵前期生长，后期因发酵条件的限制菌种不再生长，菌种的发酵潜力无法实现，致使蛋白提高幅度小，纤维降解率低，难以达到理想的中试生产效果；后两种发酵方式，优点是通气性好，缺点是装料和出料劳动强度大、用工多、产量低，发酵条件也难以控制，不利于工厂化生产。

目前，为了提高饲料营养利用价值和效果，国内外对一些高纤维素非常规饲料(譬如：大豆皮、葡萄籽粕、棉籽粕、菜籽粕、棕榈粕等)的加工多采用复合微生物发酵方式，以便充分发挥复合微生物之间的良好协同作用，使发酵产品中的蛋白等营养物质含量明显优于单菌发酵。为此，探索设计新型高效、节能、省力的发酵系统，对开发新型饲料资源和提高饲料营养利用价值具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高纤维饲料生物降解发酵装置，从而克服目前饲料发酵过程中装料和出料困难、劳动强度大、发酵周期长、发酵效果差和发酵条件难以控制等生产瓶颈问题。

本发明的发酵装置，包括有发酵室和移动式发酵车，移动式发酵车上安装有发酵盘，其中发酵盘的底部包含有两块能绕轴旋转的底板，两块底板能通过拔插式插销进行闭合操作。

所述的发酵室上安装有用于移动式发酵车进出的门；

在发酵室内安装有紫外消毒灯、照明灯、温度和湿度感应探头；

且在发酵室内安装有蒸汽管道，受由安装在发酵室外面的控制面板的调节。

所述的移动式发酵车的前面两个轮子为万向轮，后面两个轮子为固定轮。

所述的移动式发酵车上安装有3个发酵盘；

所述的发酵盘，其侧壁上开有通风孔；

所述的发酵盘的底板通过合页固定在侧壁上，发酵盘的两个底板之间通过工字钢起承重作用，工字钢通过拔插式插销可以控制底板的打开和关闭。

本发明的装置还包括有一个卸料口，卸料口包括有一个卸料斗，卸料斗低于地面。两边设置倒梯形凹槽车道。

本发明的发酵系统使用了半自动发酵车，该车具有通气性好、便于装卸、承载料多、移动方便等优点；另外，发酵室密封性良好，能够自动控温、自动控湿和自动消毒，具有容量大、便于操作、发酵周期短和节省能源等特点。该发酵系统不仅省时、省力、节省能源，而且单次发酵产量高、发酵条件易于控制，与传统发酵方式相比蛋白质含量明显提高，粗纤维含量明显降低，大大提高了饲料营养的利用价值，更好地满足工厂化饲料发酵生产的需要。

附图说明

图1：本发明的发酵系统的总体结构示意图；

图2：本发明的发酵室的正视图；

图3：本发明的发酵室的平面图；

图4：本发明的移动式发酵车的结构示意图；

图5：本发明的发酵盘的结构示意图(仰视图)；

图6：本发明的发酵车所使用的工字钢结构示意图；

图7：本发明的卸料口的结构示意图；

其中，1、发酵室；2、移动式发酵车；3、发酵盘；4、卸料口；11、门；12、紫外消毒灯；13、照明灯；14、温度和湿度感应探头；15、蒸汽管道；16、控制面板；21、万向轮；22、固定轮；31、底板；32、插销；33、通风孔；34、合页；35、工字钢；41、卸料斗；42、车道。

具体实施方式

本发明在发酵盘3的底部增加能够向下打开的合页34，两边用插销32固定，装料时关闭插销32，发酵结束后拔出插销32，发酵底物便自动落出，可解决装料和出料劳动强度大关键生产问题；将传统的人工搬运盘式发酵方式设计为可移动式发酵车2；发酵车底部有可以来回转动的车轮，在装料时将发酵车推出，利用装料机将发酵原料和菌种装入，发酵后推出卸料，这样便可解决传统发酵劳动强度大、效率低的难题。发酵室1顶部和左右两侧均装有照明灯13和紫外消毒灯12。发酵室内四角接入蒸汽管道15，同时装有控制面板16来控制热蒸汽的流速。发酵室门安装橡胶密封条。本发明解决了发酵过程中劳动强度大、通气性差、灭菌困难、发酵条件难以控制的关键生产问题，饲料有氧发酵与厌氧发酵均可使用。

下面结合实施例对本发明的方法进行详细的描述。

实施例1：发酵系统构成与功能剖析

如图1-3所示，本发明的发酵系统包括有发酵室1和移动式发酵车2，移动式发酵车2上安装有发酵盘3，其中发酵盘3的底部包含有两块能绕轴旋转的底板31，两块底板31能通过拔插式插销32进行闭合操作。

所述的发酵室1上安装有用于移动式发酵车2进出的门11；

在发酵室1内安装有紫外消毒灯12、照明灯13、温度和湿度感应探头14；

且在发酵室1内安装有蒸汽管道15，受由安装在发酵室1外面的控制面板16的调节。

所述的移动式发酵车2的前面两个轮子为万向轮21，后面两个轮子为固定轮22。

作为优选，所述的移动式发酵车2上安装有3个发酵盘3；

所述的发酵盘3，其侧壁上开有通风孔33；

所述的发酵盘3的底板31通过合页34固定在侧壁上，发酵盘的两个底板31之间通过工字钢35起承重作用，工字钢35通过拔插式插销32可以控制底板31的打开和关闭。

如图2中，控制面板16安装在门11的侧边，图3中发酵室体长5400mm，宽5200mm，高3000mm。放两排，可放置12辆移动式发酵车2，两边的两辆发酵车各距离两边箱体250mm，其它两车之间相距300mm。里面一排发酵车距离箱体200mm，两排发酵车间相距300mm，前面一排距离箱体为300mm。另外，每辆车下设有发酵车停靠划线标志。

在图4中，移动式发酵车共有三层发酵盘3，移动式发酵车前两个轮子为万向轮21，后面两个为固定轮22。移动式发酵车总高度为2100mm(含轮高200mm)，宽度为500mm，长度为2000mm。发酵盘长度为2000mm，高度为300mm，宽度500mm；卸料底板打开时垂直高度为250mm；移动式发酵车自上而下第一、二层打开后间距为100mm(预留空间)，第三层打开后距车轮基部为50mm(预留空间)。为防止在高温、高湿环境生锈，车身均采用不锈钢材质。

图5的发酵盘除底板31外用带孔不锈钢，厚度2mm，底板31用普通的不锈钢。发酵盘长2000mm，宽500mm，高300mm；底板31为分合式，用普通的不锈钢材质，两边各250mm；不锈钢底板31与两侧用合页34连接，底部共有6个合叶34，分别位于距离发酵车底盘两侧150mm和发酵车底盘中间。发酵盘的两个底板31之间通过工字钢35起承重作用，工字钢35通过拔插式插销32可以控制底板31的打开和关闭。

另外，为了更加的节省劳动力，本发明的系统还包括有一个卸料口4，如图7所示，卸料口4包括有一个卸料斗41，卸料斗41低于地面。两边设置倒梯形凹槽车道42，方便发酵车的进出和停留。车道凹槽外侧各有一道宽150mm的混凝土地面。中间有一对称的长2000mm，宽400mm的地下漏料斗。地下可以按实际需要修筑一个出料槽，配有一螺杆泵，将从发酵车卸下的饲料输送到分装机或贮料罐中。上料时同样采用螺杆泵，按照从发酵车底层到高层的顺序依次加料。

实施例2：复合菌种发酵大豆皮对比试验

步骤一：复合菌液制作。菌株由草酸青霉、乳酸菌、纳豆芽孢杆菌、产阮假丝酵母菌组成，按照体积分数比例2:1:2:1进行混合(发酵菌液中)。

步骤二：培养基制作：将复合菌液按照比例均匀混入待发酵的大豆皮饲料中，接种量按照重量分数10％添加；大豆皮饲料固态发酵培养基中大豆皮添加比例为90％，麸皮为10％；氮源为尿素，按重量分数添加比例为1.5％；无机盐为磷酸氢二钠和碳酸钙，按重量分数添加比例为0.2％和0.3％，并进行充分搅拌。

步骤三：装料：将处理好的待发酵的大豆皮饲料分别装入发酵盘和塑料袋中。

步骤四：饲料固体发酵：将装入大豆皮饲料的发酵盘移入发酵车进入发酵室进行发酵，另外，将袋装的大豆皮饲料同时移入温室进行发酵；保持两组发酵条件一致；发酵时间为72h，最佳料水比为1:3，发酵温度30℃。

步骤五：卸料：采用本发明发酵系统发酵结束后可将发酵车沿着轨道推入卸料斗上，将插销拔出，发酵产品自动卸下。采用袋装发酵，需要人工搬运卸料。

步骤六：效果分析：

(1)饲料营养成份：通过5次验证试验，采用本发明发酵系统发酵大豆皮饲料主要营养成分如下：粗蛋白(CP)16.04％、粗纤维(CF)22.09％、酸性洗涤纤维(ADF)29.60％、中性洗涤纤维(NDF)37.90％。所得CP含量比袋装发酵依次提高了52.73％、51.58％、51.89％、49.89％、51.24％；CF含量比袋装发酵依次降低了40.13％、39.50％、39.39％、38.91％、39.99％。

(2)饲料适口性：采用本发明发酵系统发酵的大豆皮产品，烘干前发酵产品呈黄绿色，烘干粉碎后呈灰黄色，有浓烈的酒香和酸香味，无霉味；而袋装发酵产品只有微酸味。

(3)用工成本：采用本发明发酵系统可以采用机器装料，发酵结束后可将发酵车沿着轨道推入卸料斗上，将插销拔出，发酵产品自动卸下，自动化程度高，劳动强度低。而袋装发酵，需要人工装料和卸料，并且需要人工搬运，劳动强度大，效率低。比较上述两种发酵方式，采用本发酵系统发酵大豆皮，用工为每人每日生产10吨，袋装发酵每人每日生产2吨，提高了劳动效率500％，并减少了强度。

实施例3：复合菌种发酵葡萄籽粕对比试验

步骤一：复合菌液制作。菌株由草酸青霉、乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母菌组成，按照体积分数比例3:1:2:1进行混合(发酵菌液中)。

步骤二：培养基制作：将复合菌液按照比例均匀混入待发酵的葡萄籽粕饲料中，接种量按照重量分数20％添加；葡萄籽粕饲料固态发酵培养基中葡萄籽粕添加比例为80％，麸皮为20％；氮源为硝酸铵，按重量分数添加比例为2.0％；无机盐为磷酸氢二钠和碳酸钙，按重量分数添加比例为0.2％和0.1％，并进行充分搅拌。

步骤三：装料：将处理好的待发酵的葡萄籽粕饲料分别装入发酵盘和塑料袋中。

步骤四：饲料固体发酵：将装入葡萄籽粕饲料的发酵盘移入发酵车进入发酵室进行发酵，另外，将袋装的葡萄籽粕饲料同时移入温室进行发酵；保持两组发酵条件一致；发酵时间为72h，最佳料水比为1:2，发酵温度30℃。

步骤五：卸料：采用本发明发酵系统发酵结束后可将发酵车沿着轨道推入卸料斗上，将插销拔出，发酵产品自动卸下。采用袋装发酵，需要人工搬运卸料。

步骤六：效果分析：

(1)饲料营养成份：通过5次验证试验，采用本发明发酵系统发酵葡萄籽粕饲料主要营养成分如下：粗蛋白(CP)18.35％、粗纤维(CF)35.99％、酸性洗涤纤维(ADF)51.18％、中性洗涤纤维(NDF)59.46％。所得CP含量比袋装发酵依次提高了52.84％、51.53％、50.88％、49.97％、51.24％；CF含量比袋装发酵依次降低了35.97％、36.41％、36.99％、36.96％、36.36％。

(2)饲料适口性：采用本发明发酵系统发酵的葡萄籽粕产品，烘干前发酵产品呈深酒红色，有浓烈的酒香和酸香味，无霉味；而袋装发酵没有味道，说明发酵效果很差。

(3)用工成本：采用本发明发酵系统可以采用机器装料，发酵结束后可将发酵车沿着轨道推入卸料斗上，将插销拔出，发酵产品自动卸下，自动化程度高，劳动强度低。而袋装发酵，需要人工装料和卸料，并且需要人工搬运，劳动强度大，效率低。比较上述两种发酵方式，采用本发酵系统发酵葡萄籽粕，用工为每人每日生产10吨，袋装发酵每人每日生产2吨，提高了劳动效率500％，并减少了强度。

采用本发明的发酵系统发酵饲料，能够使发酵产品中的粗蛋白显著提高，粗纤维显著降低，而且小肽含量显著提高；大大增加了发酵产物的营养物质含量，发酵产品各项指标均优于其它发酵方式，且操作方便、劳动强度低和产量高，显著提高饲料营养利用价值，更好地满足工厂化饲料发酵生产的需要。此项技术可以广泛应用于工业化饲料发酵，提高动物饲粮营养价值利用率，拓宽非常规饲料利用空间，此项发明具有广阔的市场开发前景。

Claims (6)

1.一种高纤维饲料生物降解发酵装置，其特征在于，所述的发酵装置包括有发酵室(1)和移动式发酵车(2)，移动式发酵车(2)上安装有发酵盘(3)，其中发酵盘(3)的底部包含有两块能绕轴旋转的底板(31)，底板(31)能通过拔插式插销(32)进行闭合操作；所述的发酵盘(3)的底板(31)通过合页(34)固定在侧壁上；所述的发酵盘(3)的底板(31)之间通过工字钢(35)起承重作用，工字钢(35)通过拔插式插销(32)控制底板(31)的打开和关闭；所述的移动式发酵车(2)上安装有3个发酵盘(3)，所述的发酵盘(3)的侧壁上开有通风孔(33)。

2.如权利要求1所述的发酵装置，其特征在于，所述的发酵室(1)上安装有用于移动式发酵车(2)进出的门(11)。

3.如权利要求1或2所述的发酵装置，其特征在于，所述的发酵室(1)内安装有紫外消毒灯(12)、照明灯(13)、温度和湿度感应探头(14)。

4.如权利要求3所述的发酵装置，其特征在于，所述的发酵室(1)内安装有蒸汽管道(15)，所述的蒸汽管道(15)受由安装在发酵室(1)外面的控制面板(16)的调节。

5.如权利要求1所述的发酵装置，其特征在于，所述的移动式发酵车(2)的前面两个轮子为万向轮(21)，后面两个轮子为固定轮(22)。

6.如权利要求1所述的发酵装置，其特征在于，所述的发酵装置还包括有一个卸料口(4)，卸料口(4)包括有一个卸料斗(41)，卸料斗(41)低于地面；两边设置倒梯形凹槽车道(42)。