一种利用白蚁机体匀浆蒸汽爆破制备高糖原料的方法与流程

文档序号:12139809阅读:370来源:国知局

本发明涉及高糖高蛋白原料生产技术领域,尤其是涉及一种利用白蚁机体匀浆蒸汽爆破制备高糖原料的方法。



背景技术:

据有关统计,作为农业大国,我国农村每年可生产7亿多吨秸秆,但秸秆被作为饲料、肥料等原料的比例很低,为了不影响播种和节省人力物力,大部分秸秆被就地焚烧。虽然我国近几年来出台相关法律法规来禁止焚烧秸秆,但目前由于技术限制,秸秆环保利用方式有限,成本较高,仍然有很多秸秆被焚烧,因此带来了严重的大气污染以及资源的浪费。

目前,秸秆的在工业上的主要利用途径是发酵乙醇或者制成动物饲料原料。但是由于秸秆中粗纤维含量较高,单糖、双糖的可被动物利用的糖类和蛋白质的含量很低,因此现在制作动物饲料最常用的方法是微生物发酵,发酵周期往往较长。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种利用白蚁机体匀浆蒸汽爆破制备高糖原料的方法,目的在于提高秸秆的糖化效率,增加秸秆物料中含糖量的同时,也能提高物料中的蛋白质含量。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种利用白蚁机体匀浆蒸汽爆破制备高糖原料的方法,包含下述步骤:

①将粉碎后的秸秆进行蒸汽爆破处理;

②将蒸汽爆破处理后的秸秆冷却至40-50℃,按固液比为1 kg∶1.2~1.5 L加入水,混合,搅拌成均匀的固液混合物,将固液混合物的pH值调节为6.0-7.5;

③将白蚁和水按固液比0.8~1.2g:1mL加入到组织捣碎匀浆机中,旋转搅拌5-10min,得到白蚁匀浆;

④按体积比1:80~120向步骤②得到的固液混合物中加入白蚁匀浆,搅拌均匀,密封,28~32℃下糖化20~30h;

⑤将步骤④所得产物干燥、粉碎,即得到所述的高糖原料。

优选的,步骤①中蒸汽爆破处理的工艺条件如下:蒸汽压力为0.5-1.0Mpa、蒸汽温度160-215℃,保压时间为0.5-10min,然后瞬间(0.00875s内)释放压力至常压。

优选的,所述步骤①中粉碎后的秸秆的含水量为20-30wt%,粉碎后的秸秆的粒径为1-2cm。

优选的,所述的秸秆为玉米秸秆或甜高粱秸秆。

优选的,所述白蚁为扩头蔡白蚁或尖唇散白蚁的成年工蚁。

白蚁是林木害虫,对森林、大坝等损害尤为严重,但其却是自然界中公认的降解木质纤维素效率最高的生物反应器。白蚁通过自生产生和肠道共生微生物产生的纤维素酶协同作用于木质纤维素,其自身主要产生属于GHF9家族的内切葡聚糖酶和β-葡糖苷酶,肠道共生微生物主要产生GHF5,7和45的纤维素酶,内源性与外源性的纤维素酶组成了白蚁高效的木质纤维素降解系统,将食物中木质纤维素降解为葡萄糖等可利用的寡糖等小分子,从而满足自生以及共生微生物的生长需求。研究表明,白蚁体内蛋白质含量丰富,可高达50%以上;氨基酸含量齐全;脂肪含量超过10%;同时白蚁体内还富含多种维生素和Zn、Ge、Se等微量元素。利用白蚁机体匀浆来对秸秆进行处理,不仅可以将秸秆中的木质纤维素降解,还能提高秸秆中的营养成分。

蒸汽爆破预处理是近年来发展起来的一种最有前景的原料预处理技术,也是相对于膨化更高效的一种技术。蒸汽爆破过程中,热蒸汽进入秸秆原料并渗入内部的空隙,经过化学分解、机械断裂和结构重排等作用,再瞬间泄压破坏原料中纤维晶体和纤维束,秸秆中大部分的半纤维素和木质素可在爆破过程中被降解,物料的聚合度下降,纤维素更易与纤维素酶结合,不仅提高了物料糖化效率也大大缩短了后续处理时间。利用蒸汽爆破处理秸秆,可以将秸秆中大部分半纤维素和部分木质素降解,增加木质纤维素的表面积,使物料中纤维素更易与纤维素酶结合,从而提高糖化效率。

将白蚁机体匀浆加入到爆破后的物料中,白蚁机体匀浆中含有白蚁自身和肠道共生微生物产生的纤维素酶,加入到爆破后的物料中,白蚁匀浆中的纤维素酶可高效糖化物料中的纤维素,提高物料中可利用单糖的含量,同时白蚁自身的机体成分又能提高物料中的蛋白质、脂肪、维生素和微量元素的含量。处理后的物料作为动物饲料原料,不仅能供给动物的营养,更能提高动物的抵抗力,也丰富了秸秆和白蚁的利用途径。

本发明产生的有益效果是:通过对玉米和甜高粱秸秆原料先进行低压爆破预处理,再用白蚁机体匀浆进行糖化与酶解,得到经济有效的高糖原料,该高糖原料寡糖含量接近21%,蛋白质含量接近5%,降低秸秆利用成本、丰富了秸秆利用途径同时,也使作为林木害虫的白蚁多了一条用途,具有很高的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明的保护范围不限于此。

实施例1

一种利用白蚁机体匀浆蒸汽爆破制备高糖原料的方法,包含下述步骤:

①将粉碎后的玉米秸秆(含水量为25%,粒径为1cm)进行蒸汽爆破处理;蒸汽压力为0.8Mpa、蒸汽温度180℃,保压时间为7min,然后瞬间释放压力至常压;

②将蒸汽爆破处理后的秸秆冷却至45℃,按固液比为1 kg∶1.3 L加入水,混合,搅拌成均匀的固液混合物,将固液混合物的pH值调节为6.5;

③将白蚁(扩头蔡白蚁的成年工蚁)和水按固液比1g:1mL加入到组织捣碎匀浆机中,旋转搅拌8min,得到白蚁匀浆;

④按体积比1:100向步骤②得到的固液混合物中加入白蚁匀浆,搅拌均匀,密封,30℃下糖化24h;

⑤将步骤④得到的产物干燥、粉碎,即得到所述的高糖原料。所得高糖原料产品中含糖量20.8%,粗蛋白含量达到5%。

实施例2

一种利用白蚁机体匀浆蒸汽爆破制备高糖原料的方法,包含下述步骤:

①将粉碎后的玉米秸秆(含水量为20%,粒径为2cm)进行蒸汽爆破处理;蒸汽压力为0.5Mpa、蒸汽温度160℃,保压时间为10min,然后瞬间释放压力至常压;

②将蒸汽爆破处理后的秸秆冷却至40℃,按固液比为1 kg∶1.2 L加入水,混合,搅拌成均匀的固液混合物,将固液混合物的pH值调节为6.0;

③将白蚁(扩头蔡白蚁的成年工蚁)和水按固液比0.8g:1mL加入到组织捣碎匀浆机中,旋转搅拌5-10min,得到白蚁匀浆;

④按体积比1:80向步骤②得到的固液混合物中加入白蚁匀浆,搅拌均匀,密封,28℃下糖化30h;

⑤将步骤④所得产物干燥、粉碎,即得到所述的高糖原料。所得高糖原料产品中含糖量20.2%,粗蛋白含量达到5.1%。

实施例3

一种利用白蚁机体匀浆蒸汽爆破制备高糖原料的方法,包含下述步骤:

①将粉碎后的玉米秸秆(含水量为30%,粒径为1cm)进行蒸汽爆破处理;蒸汽压力为1.0Mpa、蒸汽温度215℃,保压时间为0.5min,然后瞬间释放压力至常压;

②将蒸汽爆破处理后的秸秆冷却至50℃,按固液比为1 kg∶1.5 L加入水,混合,搅拌成均匀的固液混合物,将固液混合物的pH值调节为7.5;

③将白蚁(尖唇散白蚁的成年工蚁)和水按固液比1.2g:1mL加入到组织捣碎匀浆机中,旋转搅拌10min,得到白蚁匀浆;

④按体积比1:120向步骤②得到的固液混合物中加入白蚁匀浆,搅拌均匀,密封, 32℃下糖化20h;

⑤将步骤④所得产物干燥、粉碎,即得到所述的高糖原料。所得高糖原料产品中含糖量20.1%,粗蛋白含量达到4.9%。

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