CN113769422A - 一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法，属于益生菌制备技术领域，本发明可以通过以植物纤维为基础预制出带有磁性的吸湿磁粉，其在均匀投放至菌悬液中后，可以快速充分的吸收水分达到干燥的目的，然后再通过电磁铁将吸湿饱和的吸湿磁粉进行吸附回收，对吸湿磁粉上的水分进行干燥，然后重新投入至菌悬液内直至水分基本被吸收完，最后通过常温的空气流动实现最终的干燥，相比于传统的冷冻干燥和喷雾干燥，本发明以吸湿磁粉为媒介实现水分的转嫁，将较为剧烈的干燥条件施加至吸湿磁粉上，通过温和的吸附方式来对菌悬液进行干燥，从而明显提升益生菌的成活率。
Description
技术领域
本发明涉及益生菌制备技术领域，更具体地说，涉及一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法。
背景技术
益生菌是通过定殖在人体内，改变宿主某一部位菌群组成的一类对宿主有益的活性微生物。通过调节宿主黏膜与系统免疫功能或通过调节肠道内菌群平衡，促进营养吸收保持肠道健康的作用，从而产生有利于健康作用的单微生物或组成明确的混合微生物。
规混合益生菌干燥物的制备方法：将益生菌投入到各自的液体发酵罐中，恒温定时培养，搅拌发酵罐中成分，使其成为均一的菌悬液，然后用喷雾干燥机进行喷雾干燥。喷雾干燥法是以单一工序将溶液、乳液、悬浮液或浆状物加工成粉状干燥制品的一种干燥法。将被干燥的成分经雾化器作用，喷成非常细微的雾滴，并依靠干燥介质与雾滴均匀混合，进行热交换和质交换，使得溶剂气化或使得熔融物固化。干燥的过程分为恒速率干燥和降速率干燥2个过程。首先经过恒速率干燥，此期间干燥时间极短，物料表面温度约45℃。然后进入降速率干燥期，由于固形物的热阻力较大和水分转移阻力增大，所以干燥时间较长，一般需20-30s，此时粉末最高温度和干燥塔温度相同，一般约80-100℃。喷雾干燥结束后将各自的益生菌沉淀物按照比例混合均匀，即可得到混合益生菌干燥物。
常规制备混合益生菌干燥物的缺点：喷雾干燥过程中温度很高，益生菌由于缺少保护成分，严重影响益生菌的活菌数量，活菌数量至少下降10％以上。喷雾干燥技术对益生菌损伤的影响，主要是高温和脱水，高温能破坏微生物的细胞膜，使细胞膜上类脂质成分形成极小的孔，使细胞内容物泄漏，从而导致死亡。高温还导致益生菌的细胞壁、核酸、酶系统等重要生物高分子的氢键受到破坏，导致菌体蛋白质凝固变性，核酸发生降解变性失活，从而导致菌体死亡。脱水可引起细胞膜、蛋白质结构和功能完整性的不可逆变化，从而破坏菌体结构。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法，可以通过以植物纤维为基础预制出带有磁性的吸湿磁粉，其在均匀投放至菌悬液中后，可以快速充分的吸收水分达到干燥的目的，然后再通过电磁铁将吸湿饱和的吸湿磁粉进行吸附回收，对吸湿磁粉上的水分进行干燥，然后重新投入至菌悬液内直至水分基本被吸收完，最后通过常温的空气流动实现最终的干燥，相比于传统的冷冻干燥和喷雾干燥，本发明以吸湿磁粉为媒介实现水分的转嫁，将较为剧烈的干燥条件施加至吸湿磁粉上，通过温和的吸附方式来对菌悬液进行干燥，从而明显提升益生菌的成活率。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法，包括以下步骤：
S1、将益生菌投入至含有培养基的发酵罐内进行繁殖培养，然后均匀混合得到菌悬液；
S2、将菌悬液盛放至干燥皿上，取吸湿磁粉均匀撒入至菌悬液上对水分进行吸收；
S3、等待3-5min后，通过电磁铁对吸水饱和的吸湿磁粉进行吸附回收，然后干燥后重新撒入菌悬液上；
S4、重复上述步骤S3至菌悬液含水量低于3％，然后吸附回收吸湿磁粉；
S5、对剩下的菌悬液通过常温空气进行吹拂干燥10-30min，即得益生菌干粉。
进一步的，所述步骤S2中的吸湿磁粉粒径为0.1-0.5mm，菌悬液的液面高度低于0.5mm。
进一步的，所述步骤S2中的吸湿磁粉由植物叶片进行切碎研磨成粉末，然后再与磁流体均匀混合后干燥制成。
进一步的，所述步骤S2至步骤S4还可以替换为以下步骤：
a、将菌悬液注入至干燥球内，然后封装严实；
b、在干燥球的一侧持续通入热空气，热空气进入到干燥球内携带走水分；
c、在干燥球内菌悬液无明显流动现象后打开取出。
进一步的，所述干燥球包括中空球体、多个进气孔以及进液管，所述进液管镶嵌安装于中空球体上，且多个进气孔均匀分布于中空球体上，通过中空球体盛装菌悬液，然后吸水水分供热空气进行蒸发带走，基于中空球体为媒介对菌悬液进行保护，高温不易直接作用于益生菌。
进一步的，所述中空球体包括从外至内依次设置的外保温层、中纤维层以及内储液层，所述菌悬液填充于内储液层内侧，内储液层内的菌悬液被中纤维层所吸收，然后热空气通过进气孔进入到外保温层之后对中纤维层的表面的吹拂，然后蒸发带走一定的水分，中纤维层内部的水分持续向表面输送，而中纤维层内部则持续吸收菌悬液内的水分，从而形成完整的输水链接，同时干燥在最后一环不易对菌悬液进行干扰。
进一步的，所述外保温层采用硬质保温材料制成，所述中纤维层采用植物纤维沿内储液层编织而成，所述内储液层采用多孔透水材料制成。
进一步的，所述中纤维层外端固定连接有多个均匀分布的分流弧面，且分流弧面与进气孔一一对应，分流弧面可以对进入进气孔内的热空气进行分散，将直接冲击分化为近乎与表面平行的吹拂，从而提高中纤维层表面的干燥效果，且不易对中纤维层内部造成干扰。
进一步的，所述外保温层和中纤维层之间固定连接有多个均匀分布的隔离弧丝，所述隔离弧丝与中纤维层之间固定连接有多根均匀分布的导热丝，隔离弧丝起到隔离外保温层和中纤维层的作用，同时在热空气吹过后，通过导热丝吸收热量然后传导至中纤维层表面提高干燥效果。
进一步的，所述步骤c中在通入热空气3-5min后，还进行对干燥球多方向翻转的操作，在菌悬液的水分蒸发部分后与中纤维层的接触面积降低，通过翻转的方式可以提高接触面积，同时提高吸收和蒸发的效率。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以通过以植物纤维为基础预制出带有磁性的吸湿磁粉，其在均匀投放至菌悬液中后，可以快速充分的吸收水分达到干燥的目的，然后再通过电磁铁将吸湿饱和的吸湿磁粉进行吸附回收，对吸湿磁粉上的水分进行干燥，然后重新投入至菌悬液内直至水分基本被吸收完，最后通过常温的空气流动实现最终的干燥，相比于传统的冷冻干燥和喷雾干燥，本发明以吸湿磁粉为媒介实现水分的转嫁，将较为剧烈的干燥条件施加至吸湿磁粉上，通过温和的吸附方式来对菌悬液进行干燥，从而明显提升益生菌的成活率。
(2)干燥球包括中空球体、多个进气孔以及进液管，进液管镶嵌安装于中空球体上，且多个进气孔均匀分布于中空球体上，通过中空球体盛装菌悬液，然后吸水水分供热空气进行蒸发带走，基于中空球体为媒介对菌悬液进行保护，高温不易直接作用于益生菌。
(3)中空球体包括从外至内依次设置的外保温层、中纤维层以及内储液层，菌悬液填充于内储液层内侧，内储液层内的菌悬液被中纤维层所吸收，然后热空气通过进气孔进入到外保温层之后对中纤维层的表面的吹拂，然后蒸发带走一定的水分，中纤维层内部的水分持续向表面输送，而中纤维层内部则持续吸收菌悬液内的水分，从而形成完整的输水链接，同时干燥在最后一环不易对菌悬液进行干扰。
(4)中纤维层外端固定连接有多个均匀分布的分流弧面，且分流弧面与进气孔一一对应，分流弧面可以对进入进气孔内的热空气进行分散，将直接冲击分化为近乎与表面平行的吹拂，从而提高中纤维层表面的干燥效果，且不易对中纤维层内部造成干扰。
(5)外保温层和中纤维层之间固定连接有多个均匀分布的隔离弧丝，隔离弧丝与中纤维层之间固定连接有多根均匀分布的导热丝，隔离弧丝起到隔离外保温层和中纤维层的作用，同时在热空气吹过后，通过导热丝吸收热量然后传导至中纤维层表面提高干燥效果。
(6)步骤c中在通入热空气3-5min后，还进行对干燥球多方向翻转的操作，在菌悬液的水分蒸发部分后与中纤维层的接触面积降低，通过翻转的方式可以提高接触面积，同时提高吸收和蒸发的效率。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明吸湿磁粉的制备流程图；
图3为本发明吸湿磁粉的结构示意图；
图4为现有技术中喷雾干燥的结构示意图；
图5为本发明干燥球使用过程中的结构示意图；
图6为本发明干燥球的结构示意图；
图7为图6中A处的结构示意图；
图8为本发明干燥球内热空气的结构示意图；
图9为本发明干燥球翻转时的结构示意图；
图10为本发明干燥球内菌悬液水分输送的结构示意图。
图中标号说明：
1中空球体、11外保温层、12中纤维层、13内储液层、14隔离弧丝、15导热丝、16分流弧面、2进气孔、3进液管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法，包括以下步骤：
S1、将益生菌投入至含有培养基的发酵罐内进行繁殖培养，然后均匀混合得到菌悬液；
S2、将菌悬液盛放至干燥皿上，取吸湿磁粉均匀撒入至菌悬液上对水分进行吸收；
S3、等待3-5min后，通过电磁铁对吸水饱和的吸湿磁粉进行吸附回收，然后干燥后重新撒入菌悬液上；
S4、重复上述步骤S3至菌悬液含水量低于3％，然后吸附回收吸湿磁粉；
S5、对剩下的菌悬液通过常温空气进行吹拂干燥10-30min，即得益生菌干粉。
步骤S2中的吸湿磁粉粒径为0.1-0.5mm，菌悬液的液面高度低于0.5mm。
请参阅图2-3，步骤S2中的吸湿磁粉由植物叶片进行切碎研磨成粉末，然后再与磁流体均匀混合后干燥制成。
本发明可以通过以植物纤维为基础预制出带有磁性的吸湿磁粉，其在均匀投放至菌悬液中后，可以快速充分的吸收水分达到干燥的目的，然后再通过电磁铁将吸湿饱和的吸湿磁粉进行吸附回收，对吸湿磁粉上的水分进行干燥，然后重新投入至菌悬液内直至水分基本被吸收完，最后通过常温的空气流动实现最终的干燥，相比于传统的冷冻干燥和喷雾干燥，本发明以吸湿磁粉为媒介实现水分的转嫁，将较为剧烈的干燥条件施加至吸湿磁粉上，通过温和的吸附方式来对菌悬液进行干燥，从而明显提升益生菌的成活率。
实施例2：
请参阅图5，实施例1中的步骤S2至步骤S4还可以替换为以下步骤：
a、将菌悬液注入至干燥球内，然后封装严实；
b、在干燥球的一侧持续通入热空气，热空气进入到干燥球内携带走水分；
c、在干燥球内菌悬液无明显流动现象后打开取出。
干燥球包括中空球体1、多个进气孔2以及进液管3，进液管3镶嵌安装于中空球体1上，且多个进气孔2均匀分布于中空球体1上，通过中空球体1盛装菌悬液，然后吸水水分供热空气进行蒸发带走，基于中空球体1为媒介对菌悬液进行保护，高温不易直接作用于益生菌。
请参阅图6，中空球体1包括从外至内依次设置的外保温层11、中纤维层12以及内储液层13，菌悬液填充于内储液层13内侧，内储液层13内的菌悬液被中纤维层12所吸收，然后热空气通过进气孔2进入到外保温层11之后对中纤维层12的表面的吹拂，然后蒸发带走一定的水分，中纤维层12内部的水分持续向表面输送，而中纤维层12内部则持续吸收菌悬液内的水分，从而形成完整的输水链接，同时干燥在最后一环不易对菌悬液进行干扰。
外保温层11采用硬质保温材料制成，中纤维层12采用植物纤维沿内储液层13编织而成，内储液层13采用多孔透水材料制成。
请参阅图7-8，中纤维层12外端固定连接有多个均匀分布的分流弧面16，且分流弧面16与进气孔2一一对应，分流弧面16可以对进入进气孔2内的热空气进行分散，将直接冲击分化为近乎与表面平行的吹拂，从而提高中纤维层12表面的干燥效果，且不易对中纤维层12内部造成干扰。
外保温层11和中纤维层12之间固定连接有多个均匀分布的隔离弧丝14，隔离弧丝14与中纤维层12之间固定连接有多根均匀分布的导热丝15，隔离弧丝14起到隔离外保温层11和中纤维层12的作用，同时在热空气吹过后，通过导热丝15吸收热量然后传导至中纤维层12表面提高干燥效果。
请参阅图9-10，步骤c中在通入热空气3-5min后，还进行对干燥球多方向翻转的操作，在菌悬液的水分蒸发部分后与中纤维层12的接触面积降低，通过翻转的方式可以提高接触面积，同时提高吸收和蒸发的效率。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将益生菌投入至含有培养基的发酵罐内进行繁殖培养，然后均匀混合得到菌悬液；
S2、将菌悬液盛放至干燥皿上，取吸湿磁粉均匀撒入至菌悬液上对水分进行吸收；
S3、等待3-5min后，通过电磁铁对吸水饱和的吸湿磁粉进行吸附回收，然后干燥后重新撒入菌悬液上；
S4、重复上述步骤S3至菌悬液含水量低于3％，然后吸附回收吸湿磁粉；
S5、对剩下的菌悬液通过常温空气进行吹拂干燥10-30min，即得益生菌干粉。
2.根据权利要求1所述的一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法，其特征在于：所述步骤S2中的吸湿磁粉粒径为0.1-0.5mm，菌悬液的液面高度低于0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法，其特征在于：所述步骤S2中的吸湿磁粉由植物叶片进行切碎研磨成粉末，然后再与磁流体均匀混合后干燥制成。
4.根据权利要求1所述的一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法，其特征在于：所述步骤S2至步骤S4还可以替换为以下步骤：
a、将菌悬液注入至干燥球内，然后封装严实；
b、在干燥球的一侧持续通入热空气，热空气进入到干燥球内携带走水分；
c、在干燥球内菌悬液无明显流动现象后打开取出。
5.根据权利要求4所述的一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法，其特征在于：所述干燥球包括中空球体(1)、多个进气孔(2)以及进液管(3)，所述进液管(3)镶嵌安装于中空球体(1)上，且多个进气孔(2)均匀分布于中空球体(1)上。
6.根据权利要求5所述的一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法，其特征在于：所述中空球体(1)包括从外至内依次设置的外保温层(11)、中纤维层(12)以及内储液层(13)，所述菌悬液填充于内储液层(13)内侧。
7.根据权利要求6所述的一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法，其特征在于：所述外保温层(11)采用硬质保温材料制成，所述中纤维层(12)采用植物纤维沿内储液层(13)编织而成，所述内储液层(13)采用多孔透水材料制成。
8.根据权利要求6所述的一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法，其特征在于：所述中纤维层(12)外端固定连接有多个均匀分布的分流弧面(16)，且分流弧面(16)与进气孔(2)一一对应。
9.根据权利要求6所述的一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法，其特征在于：所述外保温层(11)和中纤维层(12)之间固定连接有多个均匀分布的隔离弧丝(14)，所述隔离弧丝(14)与中纤维层(12)之间固定连接有多根均匀分布的导热丝(15)。
10.根据权利要求4所述的一种益生菌用植物纤维吸附干燥方法，其特征在于：所述步骤c中在通入热空气3-5min后，还进行对干燥球多方向翻转的操作。
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