CN114081103A - 一种复合型纤维素酶制剂的制备工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合型纤维素酶制剂的制备工艺及其装置，属于酶制剂领域，所述复合型纤维素酶制剂的制备工艺采用低温纤维素酶、常温纤维素酶、高温纤维素酶、竹梢、氯化钠、维生素C、葡萄糖酸钙和壳聚糖为原料经伍配而成。本发明的有益效果是：本发明选取低温纤维素酶、常温纤维素酶和高温纤维素酶进行相互配合，使得在竹梢粉发酵阶段，发酵温度能够与纤维素酶的最适温度对应，持续高效地促进纤维素分解，提高纤维素酶使用和转化效率，让竹梢粉中的淀粉、脂肪、氨基酸、维生素、有机酸、矿物质及竹多糖、类黄酮等多种生物碱被提取出来，提高本发明制剂的抗自由基、抗氧化、抗疲劳、降血脂、抑菌、增强免疫力等生物学功效。
Description
技术领域
本发明属于酶制剂领域，具体而言，涉及一种复合型纤维素酶制剂的制备工艺及其装置。
背景技术
纤维素(cellulose)是由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂，是植物细胞壁的主要结构成分，通常与半纤维素、果胶和木质素结合在一起。纤维素酶是能降解纤维素，使之变成纤维寡糖、纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称，纤维素酶常被应用于食品及饲料工业、造纸工业、医药方面、生物能源等行业，具有良好的应用前景。
近十几年来我国的畜牧业发展迅速，我国农业生产也逐渐由以生产粮食为主的传统农业向以畜牧养殖为主的现代农业转变。虽然畜牧业的快速发展提高了我国人民的生活水平，但也加剧了人畜争粮问题的严重性，因而开发利用新饲料资源是当今世界饲料发展的趋势之一。竹子中含有丰富的淀粉、脂肪、蜡质、纤维素、糖类、蛋白质和矿物质等化合物，且我国是竹子大国，竹子产量大，拥有悠久的竹材利用历史，但对于竹子侧面向外生长的部分，即竹梢，由于竹梢本身存在复杂而致密的结构，制约了竹梢的应用，故竹梢大多数被丢弃或直接焚烧，造成了资源的浪费。
鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种复合型纤维素酶制剂的制备工艺，所述制备工艺如下：
步骤一：按质量份数称取，10-20份低温纤维素酶、10-20份常温纤维素酶、10-20份高温纤维素酶、30-50份竹梢、2-4份氯化钠、0.5-1.5份维生素C、1-3份葡萄糖酸钙和0.5-1.5份壳聚糖，备用；
步骤二：用粉碎装置将竹梢进行粉碎，过30-50目筛筛选后，经微波处理，即常温下在微波功率为600W、辐照20s的条件下进行预处理；
步骤三：预处理结束后取出，用清洗器进行清洗后，堆在发酵箱中，再将称取的低温纤维素酶、常温纤维素酶和高温纤维素酶放入发酵箱，混匀并覆盖保温膜进行保温；
步骤四：发酵结束后，将发酵产物与氯化钠、维生素C、葡萄糖酸钙和壳聚糖配制成复合型纤维素酶制剂。
优选地，所述低温纤维素酶由嗜冷菌或耐冷菌产生，常温纤维素酶由常温产酶菌产生，高温纤维素酶由高温产酶菌产生。
优选地，嗜冷菌或耐冷菌为芽孢杆菌、瘤胃细菌、纤维弧菌、噬纤维菌、担子菌、木霉和青霉中的一种或多种间的组合；
常温产酶菌为近平滑假丝酵母菌；
高温产酶菌为烟曲霉、拟诺卡氏菌、嗜热梭菌和嗜热脂肪芽孢杆菌中的一种或多种间的组合。
本发明选取低温纤维素酶、常温纤维素酶和高温纤维素酶进行相互配合，使得在竹梢粉发酵阶段，发酵温度能够与纤维素酶的最适温度对应，持续高效地促进纤维素分解，提高纤维素酶使用和转化效率，让竹梢粉中的淀粉、脂肪、氨基酸、维生素、有机酸、矿物质及竹多糖、类黄酮等多种生物碱被提取出来，提高本发明制剂的抗自由基、抗氧化、抗疲劳、降血脂、抑菌、增强免疫力等生物学功效。
本发明为竹梢的高价值化应用提供了一种新的应用方向。
更优选地，步骤四中还可以加入由紫玉米梗和约书亚树树叶制成的粉末。通过添加由紫玉米梗和约书亚树树叶制成的粉末能够提高本发明制剂的硒含量，与饲料配合使用时能够降低空气中氨气浓度，提高饲料转化率。
本发明还提供了一种复合型纤维素酶制剂的制备装置，包括用于切割粉碎竹梢的粉碎装置，用于清洗竹梢粉的清洗器，用于将发酵产物、氯化钠、维生素C、葡萄糖酸钙和壳聚糖混合均匀的混合装置。
优选地，所述粉碎装置包括动力机构、内部开设有定位孔的旋转轴、设置在所述旋转轴内部的固定轴、粉碎部和偏心轴，所述旋转轴与所述动力机构输出端连接，所述粉碎部为上、下设置的两层刀片和设置在两层刀片之间的中层锯片，所述中层锯片仅可沿着上、下层刀片的长度方向进行滑动，上、下层刀片安装在所述旋转轴上，所述偏心轴安装在所述旋转轴的定位孔中，所述偏心轴远离定位孔的一端与所述固定轴连接，所述偏心轴的轴线与所述旋转轴的轴线、所述固定轴的轴线偏心设置，所述偏心轴外周转动连接有第一连接片和第二连接片，所述第一连接片和第二连接片远离偏心轴的一端分别与两个中层锯片转动连接。
优选地，所述中层锯片上还设置有波浪锯纹。
更优选地，所述粉碎装置还包括定位轴，所述定位轴一端与所述偏心轴远离所述固定轴的一端连接，所述定位轴另一端安装在所述旋转轴的定位孔中，所述定位轴的轴线与所述偏心轴的轴线偏心设置。通过定位轴的设置能够让中层锯片更好的安装在所述偏心轴上，使得中层锯片在旋转切割时更加稳定。
优选地，所述清洗器包括外壳、转动轴、固定架和筛笼，所述转动轴设置在所述外壳内部，所述固定架安装在所述转动轴上，所述固定架远离所述转动轴的一端上固设有所述筛笼。所述转动轴与电机输出端连接，电机由控制器进行驱动，使用时将竹梢粉放入筛笼中后，控制器驱动电机工作，电机带动转动轴、固定架和筛笼旋转，确保竹梢粉能够全部进入水中进行清洗，避免了部分竹梢粉浮在水面上导致清洗不彻底的状况，提高了清洗效率。
优选地，所述筛笼的开口处通过铰链连接。
优选地，所述外壳上还安装有超声波换能器，所述超声波换能器用于破坏竹梢粉的致密结构。使用时控制超声波换能器产生的超声功率为840W，在竹梢粉进行清洗过程中配合使用超声波，不仅能够让竹梢粉清洗得更彻底，而且竹梢粉先后经微波和超声波处理，破坏竹梢粉的致密结构，有利于低温纤维素酶、常温纤维素酶和高温纤维素酶进入竹梢粉内部，进而提高纤维素降解效率、转化效率及细胞内容物的提取效果。
优选地，所述筛笼的目数为60-70目。
本发明中的竹梢为竹子侧面向外生长的部分。
采用本发明技术方案产生的有益效果在于：
1、本发明选取低温纤维素酶、常温纤维素酶和高温纤维素酶进行相互配合，使得在竹梢粉发酵阶段，发酵温度能够与纤维素酶的最适温度对应，持续高效地促进纤维素分解，提高纤维素酶使用和转化效率，让竹梢粉中的淀粉、脂肪、氨基酸、维生素、有机酸、矿物质及竹多糖、类黄酮等多种生物碱被提取出来，提高本发明制剂的抗自由基、抗氧化、抗疲劳、降血脂、抑菌、增强免疫力等生物学功效。
2、本发明为竹梢的高价值化应用提供了一种新的应用方向。
3、在竹梢粉进行清洗过程中配合使用超声波，不仅能够让竹梢粉清洗得更彻底，而且竹梢粉先后经微波和超声波处理，破坏竹梢粉的致密结构，有利于低温纤维素酶、常温纤维素酶和高温纤维素酶进入竹梢粉内部，进而提高纤维素降解效率、转化效率及细胞内容物的提取效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明较佳之工艺流程图；
图2是本发明较佳之粉碎装置剖视图；
图3是本发明较佳之粉碎装置截面图；
图4是本发明较佳之粉碎部剖视图；
图5是本发明较佳之清洗器示意图；
图6是本发明较佳之筛笼示意图；
图7是本发明较佳之漏料挡板局部图。
图中：
1-旋转轴；2-固定轴；3-粉碎部；31-上层刀片；32-中层锯片；
321-波浪锯纹；33-下层刀片；4-偏心轴；5-定位轴；6-外壳；7-转动轴；
8-固定架；9-筛笼；10-铰链；11-超声波换能器；12-放料处；
13-漏料挡板；14-第一连接片；15-第二连接片。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施方式公开了一种复合型纤维素酶制剂的制备工艺，所述制备工艺如下：
步骤一：按质量份数称取，10-20份低温纤维素酶、10-20份常温纤维素酶、10-20份高温纤维素酶、30-50份竹梢、2-4份氯化钠、0.5-1.5份维生素C、1-3份葡萄糖酸钙和0.5-1.5份壳聚糖，备用；
步骤二：用粉碎装置将竹梢进行粉碎，过30-50目筛筛选后，经微波处理，即常温下在微波功率为600W、辐照20s的条件下进行预处理；
步骤三：预处理结束后取出，用清洗器进行清洗后，堆在发酵箱中，再将称取的低温纤维素酶、常温纤维素酶和高温纤维素酶放入发酵箱，混匀并覆盖保温膜进行保温；
步骤四：发酵结束后，将发酵产物与氯化钠、维生素C、葡萄糖酸钙和壳聚糖配制成复合型纤维素酶制剂。
作为一种优选地实施方式，所述低温纤维素酶由嗜冷菌或耐冷菌产生，常温纤维素酶由常温产酶菌产生，高温纤维素酶由高温产酶菌产生。
作为一种优选地实施方式，嗜冷菌或耐冷菌为芽孢杆菌、瘤胃细菌、纤维弧菌、噬纤维菌、担子菌、木霉和青霉中的一种或多种间的组合；
常温产酶菌为近平滑假丝酵母菌；
高温产酶菌为烟曲霉、拟诺卡氏菌、嗜热梭菌和嗜热脂肪芽孢杆菌中的一种或多种间的组合。
本实施方式选取低温纤维素酶、常温纤维素酶和高温纤维素酶进行相互配合，使得在竹梢粉发酵阶段，发酵温度能够与纤维素酶的最适温度对应，持续高效地促进纤维素分解，提高纤维素酶使用和转化效率，让竹梢粉中的淀粉、脂肪、氨基酸、维生素、有机酸、矿物质及竹多糖、类黄酮等多种生物碱被提取出来，提高本实施方式制剂的抗自由基、抗氧化、抗疲劳、降血脂、抑菌、增强免疫力等生物学功效。
本实施方式为竹梢的高价值化应用提供了一种新的应用方向。
作为一种更优选地实施方式，步骤四中还可以加入由紫玉米梗和约书亚树树叶制成的粉末。通过添加由紫玉米梗和约书亚树树叶制成的粉末能够提高本实施方式制剂的硒含量，与饲料配合使用时能够降低空气中氨气浓度，提高饲料转化率。
本实施方式还提供了一种复合型纤维素酶制剂的制备装置，包括用于切割粉碎竹梢的粉碎装置，用于清洗竹梢粉的清洗器，用于将发酵产物、氯化钠、维生素C、葡萄糖酸钙和壳聚糖混合均匀的混合装置。
由于竹梢具有很强的韧性，且切割时投入量大，竹梢间相对位置难以控制，导致采用传统的切割装置对竹梢进行切割粉碎时，竹梢易于缠绕在刀片上且随着切割时间的推移越积越多，使得装置对竹梢的切割效率逐步下降，有时甚至需停机对缠绕在刀片上的竹梢进行清理，不仅费时费力影响工作效率，而且还容易对装置造成损伤，鉴于此发明人提供了一种如图2-4所示的粉碎装置，所述粉碎装置包括动力机构(未图示)、内部开设有定位孔的旋转轴1、设置在所述旋转轴1内部的固定轴2、粉碎部3和偏心轴4，所述旋转轴1与所述动力机构输出端连接，所述粉碎部3为上、下设置的两层刀片和设置在两层刀片之间的中层锯片32，所述中层锯片32仅可沿着上层刀片31和下层刀片33的长度方向进行滑动，上层刀片31、下层刀片33安装在所述旋转轴1上，所述偏心轴4安装在所述旋转轴1的定位孔中，所述偏心轴4远离定位孔的一端与所述固定轴2连接，所述偏心轴4的轴线与所述旋转轴1的轴线、所述固定轴2的轴线偏心设置，所述偏心轴4外周转动连接有第一连接片14和第二连接片15，所述第一连接片14和第二连接片15远离偏心轴4的一端分别与两个中层锯片32转动连接。
为了便于理解中层锯片32的驱动方式，进一步对中层锯片32的驱动方式进行说明：旋转轴1上设置有两个左右对称的粉碎部3，每一粉碎部3均包括上层刀片31、下层刀片33和中间锯片32，所述中间锯片32仅可沿着上层刀片31和下层刀片33的长度方向进行滑动。所述偏心轴4的轴线与所述旋转轴1和固定轴2的轴线偏心设置，偏心轴4外周转动连接有第一连接片14和第二连接片15，所述第一连接片14和第二连接片15远离偏心轴4的一端分别与两个中层锯片32转动连接。
如图3所示，上层刀片31、中层锯片32和下层刀片33以及旋转轴1相对于固定轴2进行旋转，可以等效于上层刀片31、中层锯片32和下层刀片33以及旋转轴1不转，而固定轴2进行旋转，此时偏心轴4随着固定轴2旋转，偏心轴4通过第一连接片14和第二连接片15形成曲柄滑块机构，中层锯片32作为曲柄滑块中的滑块，从而能够产生相对于上层刀片31和下层刀片33进行径向的往复滑动。故当竹梢缠绕在粉碎部3上时，安装在偏心轴4上的中层锯片32在粉碎部3中做往复滑动，无需外部提供额外动力，即可将缠绕在粉碎部3上的竹梢进行切割，使得竹梢能够及时地从上层刀片31和下层刀片33上分离，避免了竹梢在上层刀片31和下层刀片33上的堆积，有效的提高了剪切效率。
作为一种优选地实施方式，所述中层锯片32上还设置有波浪锯纹321。
作为一种更优选地实施方式，所述粉碎装置还包括定位轴5，所述定位轴5一端与所述偏心轴4远离所述固定轴2的一端连接，所述定位轴5另一端安装在所述旋转轴1的定位孔中，所述定位轴的轴线与所述偏心轴的轴线偏心设置。通过定位轴5的设置能够让中层锯片32更好的安装在所述偏心轴4上，使得中层锯片32在旋转切割时更加稳定。
传统中将竹梢粉放入清洗池进行清洗时，往往会有部分竹梢粉漂浮在水面上，此时需采用人工进行辅助清洗，不仅费时费力，劳动强度大，而且无法确保竹梢粉全部清洗干净，故发明人提供了一种如图5所示的清洗器，所述清洗器包括外壳6、转动轴7、固定架8和筛笼9，所述转动轴7设置在所述外壳6内部，所述固定架8安装在所述转动轴7上，所述固定架8远离所述转动轴7的一端上固设有所述筛笼9。所述转动轴7与电机输出端连接，电机由控制器进行驱动，使用时将竹梢粉放入筛笼9中后，控制器驱动电机做间歇转动，电机带动转动轴7旋转，固定架8和筛笼9随着转动轴7进行旋转，筛笼9带着笼内的竹梢粉进入水中，确保了竹梢粉能够全部进入水中进行清洗，避免了部分竹梢粉浮在水面上导致清洗不彻底的状况，提高了清洗效率。
由于在将竹梢粉放入和取出筛笼9时，经常因抖动导致竹梢粉掉落至外壳6内的水中，且掉落的竹梢粉收集时较为困难，故作为一种优选地实施方式，将所述筛笼9上表面设置为放料处12，所述外壳上还设置有一对可伸缩的漏料挡板13。如图5-7所示，当需从右侧将竹梢粉放入筛笼9时，将右侧的漏料挡板13向外拉伸，之后打开放料处12将竹梢粉倒入至筛笼9内，防止竹梢粉在放入筛笼9的过程中掉落至水里，之后对漏料挡板13上的竹梢粉进行回收，再收缩漏料挡板13并闭合放料处12后，控制转动轴7进行间歇转动；当筛笼9在左侧收取竹梢粉时，将左侧的漏料挡板13向外拉伸，之后打开放料处12并用接收盆(未图示)进行收取，之后对漏料挡板13上的竹梢粉进行回收，再收取接收盆并收缩漏料挡板13，然后控制转动轴7继续进行间歇转动，有效地防止了收取过程中竹梢粉掉落至水里，同时还提高了放入和收取竹梢粉的效率。
作为一种优选地实施方式，所述筛笼9的开口处通过铰链10连接。
作为一种优选地实施方式，所述清洗器上还设置有用于排出污水的排污孔(未图示)。
作为一种优选地实施方式，所述外壳6上还安装有超声波换能器11，所述超声波换能器11用于破坏竹梢粉的致密结构。使用时控制超声波换能器11产生的超声功率为840W，在竹梢粉进行清洗过程中配合使用超声波，不仅能够让竹梢粉清洗得更彻底，而且竹梢粉先后经微波和超声波处理，破坏竹梢粉的致密结构，有利于低温纤维素酶、常温纤维素酶和高温纤维素酶进入竹梢粉内部，进而提高纤维素降解效率、转化效率及细胞内容物的提取效果。
作为一种优选地实施方式，所述筛笼9的目数为60-70目。
本实施方式中的竹梢为竹子侧面向外生长的部分。
由于本实施方式所涉及到的其它部分属于现有技术故在此不再赘述。
采用本实施方式技术方案产生的有益效果在于：
1、本实施方式选取低温纤维素酶、常温纤维素酶和高温纤维素酶进行相互配合，使得在竹梢粉发酵阶段，发酵温度能够与纤维素酶的最适温度对应，持续高效地促进纤维素分解，提高纤维素酶使用和转化效率，让竹梢粉中的淀粉、脂肪、氨基酸、维生素、有机酸、矿物质及竹多糖、类黄酮等多种生物碱被提取出来，提高本实施方式制剂的抗自由基、抗氧化、抗疲劳、降血脂、抑菌、增强免疫力等生物学功效。
2、本实施方式为竹梢的高价值化应用提供了一种新的应用方向。
3、在竹梢粉进行清洗过程中配合使用超声波，不仅能够让竹梢粉清洗得更彻底，而且竹梢粉先后经微波和超声波处理，破坏竹梢粉的致密结构，有利于低温纤维素酶、常温纤维素酶和高温纤维素酶进入竹梢粉内部，进而提高纤维素降解效率、转化效率及细胞内容物的提取效果。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种复合型纤维素酶制剂的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺如下：
步骤一：按质量份数称取，10-20份低温纤维素酶、10-20份常温纤维素酶、10-20份高温纤维素酶、30-50份竹梢、2-4份氯化钠、0.5-1.5份维生素C、1-3份葡萄糖酸钙和0.5-1.5份壳聚糖，备用；
步骤二：用粉碎装置将竹梢进行粉碎，过30-50目筛筛选后，经微波处理，即常温下在微波功率为600W、辐照20s的条件下进行预处理；
步骤三：预处理结束后取出，用清洗器进行清洗后，堆在发酵箱中，再将称取的低温纤维素酶、常温纤维素酶、高温纤维素酶放入发酵箱，混匀并覆盖保温膜进行保温；
步骤四：发酵结束后，将发酵产物与氯化钠、维生素C、葡萄糖酸钙和壳聚糖配制成复合型纤维素酶制剂。
2.根据权利要求1所述的一种复合型纤维素酶制剂的制备工艺，其特征在于，所述低温纤维素酶由嗜冷菌或耐冷菌产生，常温纤维素酶由常温产酶菌产生，高温纤维素酶由高温产酶菌产生。
3.根据权利要求2所述的一种复合型纤维素酶制剂的制备工艺，其特征在于，嗜冷菌或耐冷菌为芽孢杆菌、瘤胃细菌、纤维弧菌、噬纤维菌、担子菌、木霉和青霉中的一种或多种间的组合；
常温产酶菌为近平滑假丝酵母菌；
高温产酶菌为烟曲霉、拟诺卡氏菌、嗜热梭菌和嗜热脂肪芽孢杆菌中的一种或多种间的组合。
4.一种复合型纤维素酶制剂的制备装置，其特征在于，用于如权利要求1-3任一项所述的制备工艺，包括用于切割粉碎竹梢的粉碎装置，用于清洗竹梢粉的清洗器，用于将发酵产物、氯化钠、维生素C、葡萄糖酸钙和壳聚糖混合均匀的混合装置。
5.根据权利要求4所述的一种复合型纤维素酶制剂的制备装置，其特征在于，所述粉碎装置包括动力机构、内部开设有定位孔的旋转轴、设置在所述旋转轴内部的固定轴、粉碎部和偏心轴，所述旋转轴与所述动力机构输出端连接，所述粉碎部为上、下设置的两层刀片和设置在两层刀片之间的中层锯片，所述中层锯片仅可沿着上、下层刀片的长度方向进行滑动，上、下层刀片安装在所述旋转轴上，所述偏心轴安装在所述旋转轴的定位孔中，所述偏心轴远离定位孔的一端与所述固定轴连接，所述偏心轴的轴线与所述旋转轴的轴线、所述固定轴的轴线偏心设置，所述偏心轴外周转动连接有第一连接片和第二连接片，所述第一连接片和第二连接片远离偏心轴的一端分别与两个中层锯片转动连接。
6.根据权利要求5所述的一种复合型纤维素酶制剂的制备装置，其特征在于，所述中层锯片上还设置有波浪锯纹。
7.根据权利要求4所述的一种复合型纤维素酶制剂的制备装置，其特征在于，所述清洗器包括外壳、转动轴、固定架和筛笼，所述转动轴设置在所述外壳内部，所述固定架安装在所述转动轴上，所述固定架远离所述转动轴的一端上固设有所述筛笼。
8.根据权利要求7所述的一种复合型纤维素酶制剂的制备装置，其特征在于，所述筛笼的开口处通过铰链连接。
9.根据权利要求7所述的一种复合型纤维素酶制剂的制备装置，其特征在于，所述外壳上还安装有超声波换能器，所述超声波换能器用于破坏竹梢粉的致密结构。
10.根据权利要求7所述的一种复合型纤维素酶制剂的制备装置，其特征在于，所述筛笼的目数为60-70目。
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