在动物饲养中供水的方法和用于生产水凝胶块的装置与流程

它特别适用于动物饲养场，最好适用于昆虫饲养场。

本发明涉及的昆虫是例如鞘翅目(coleoptera)，双翅目(diptera)，鳞翅目(lepidoptera)，等翅目(isoptera)，直翅目(orthoptera)，膜翅目(hymenoptera)，蜚蠊目(blattoptera)，半翅目(hemiptera)，异翅目(heteroptera)，蜉蝣目(ephemeroptera)和长翅目(mecoptera)，优选鞘翅目，双翅目，直翅目和鳞翅目。

术语“昆虫”用于表示从卵或卵子到成虫的整个发育阶段，本发明更具体地涉及昆虫从幼虫阶段到成虫的饲养。

昆虫的饲养需要为昆虫的生存以及它们的生长和适当的发育提供必需的水和营养素。以胶凝化含水复合物的形式提供全部或部分食物和水是已知的。

例如，文献us6,293,223公开了一种用于饲养幼虫的胶凝化营养培养基。

在已知的实施例中，营养素，例如固体营养素，在适当的温度下与水和胶凝剂如琼脂混合。通过将其冷却至较低温度使得到的复合物胶凝化。

然后将如此获得的胶凝的复合物切成合适尺寸的块。这些块进行包装以便送到幼体养殖场。

根据另一个已知的实施方案，将液体复合物倒入槽中，该槽包括尺寸对应于所需块的空腔，在那里它进行冷却和胶凝化，然后将其从槽中的空腔中抽出。

这种胶凝化的含水复合物构成食物和水的来源，其易于使用，在饲养容器或笼子中不需要特定的分配结构，并允许提供水，同时限制动物，特别地昆虫溺水的风险。然而，尽管在动物饲养场(例如昆虫饲养场)背景下使用胶凝化复合物具有许多优点，但是它具有与复合物的运输，处理和储存有关的缺点或风险，在每个这些操作中复合物容易受到污染或霉菌的生长。

本发明旨在提出一种方法和设备，使得可以解决上述缺点中的至少一个。

因此，本发明涉及一种制备含水凝胶块的方法，包括：

-通过混合以下物质形成复合物(composé)的步骤：

i.含水基质，其在室温下为液体，其被升温至允许胶凝剂溶解的温度；和

ii.胶凝剂，

-抽出该复合物的步骤；

-在线冷却该复合物以使其低于第二温度的步骤，其在第二温度下进行胶凝化；

-转移到分配管线的步骤；

-在分配管线出口处将胶凝的复合物切割成块的步骤；和

-在将凝胶切成块后立即将凝胶块分配在饲养容器中的步骤。

通过在以液体形式抽出后将复合物在线胶凝化，并通过在分配管线出口处直接将其切成块，凝胶可以根据需要连续地进行生产。免除了凝胶的处理和其储存(呈凝胶的形式)，这也消除了相关的问题。污染或细菌生长的风险得到显著限制，因为在高温下形成复合物后很短时间，凝胶在离开分配管线(基本上是封闭的)时立即进行分配。此外，在动物饲养场，例如昆虫饲养场的背景下，离开生产线的块的尺寸可以根据要求精细地且连续地进行调整。

在本发明的一个实施方案中，该方法包括，在抽出该复合物的步骤之前，冷却所述复合物并将其维持在比允许胶凝剂溶解但足以使复合物保持液态的温度更低的温度范围内，所述温度范围允许加入补充剂(该补充剂在允许使胶凝剂分散的温度下易于降解)而不发生降解。

冷却包括例如在环境温度或低于环境温度的温度下加入水或含水基质，以使复合物进入所述温度范围，复合物温度的维持包括通过启动和停止加热复合物的装置来控制温度。

所用的加热装置可以是这样的类型，其中蒸汽在用于溶解步骤和用于维持温度的步骤的槽的双重壁中循环，加热装置的启动包括将蒸汽送入双重壁中。

例如，可以定义在其中维持该复合物的温度范围，以使复合物的粘度保持在小于10000cpo。用于该维持温度的步骤的温度范围可以由分别在45℃和所述允许胶凝剂溶解的温度之间选择的两个端值进行限定。

在该方法的可能变体中，复合物在低于40℃时处于凝胶状态。

使含水基质加热到的温度(其允许胶凝剂溶解)可以在60℃至100℃之间，特别地在60℃至95℃之间，例如约95℃或约75℃。

所用的胶凝剂可包含一种或多种选自下组的成分(éléments)：琼脂、角叉菜胶、瓜尔胶、海藻酸钙、壳聚糖、果胶、黄原胶、角豆胶、结冷胶。

该方法还可以包括添加选自维生素，益生菌，防腐剂和矿物质的至少一种补充剂。

所用的含水基质可以是水或可以包含液体农产业副产物，并且具有相对于凝胶的总重量大于35重量％的水含量，特别地大于50重量％的水含量。

含水基质可包含以下农业或农业食品工业的副产物中的至少一种：

-来自玉米、小麦、豌豆、木薯、甜菜、甘蔗的可溶物；

-蒸馏厂的可溶物，特别地来自小麦、玉米、豌豆、木薯的蒸馏厂的可溶物；

-酒糟；

-废糖蜜；

-酵母膏；

-乳清。

本发明还涉及一种用于制备块状含水凝胶的设备，其包括：

-包含一个或多个分散器的槽；

-在环境温度下为液体的含水基质的入口，其通向槽中；

-用于监测和控制槽内温度的装置；

-用于从槽中抽出液体内容物的装置；

-计量系统；

-用于冷却从槽中抽出的液体内容物的交换器；

-在交换器出口处的至少一条分配管线；

-凝胶分配器，其被设置在每个分配管线的末端，并包括适于将凝胶切割成块的切割装置；和

-用于将动物饲养容器带到分配器下方的装置。

在这种设备中，计量系统可包括正排量泵(pompevolumétrique)，例如活塞式计量泵。该设备可以例如包括用于每个分配管线的正排量泵。

分配装置可包括适于在分配管线出口处切割凝胶的自动切割系统(例如电磁阀)。

分配管线和切割装置可以进行配置以获得其体积为30-1500cm³的凝胶块。

用于监测和控制槽中温度的装置可包括在槽中的温度传感器。

所述槽可包括双重壁，所述双重壁在所述两个壁之间设置有蒸汽入口和在所述蒸汽入口上的控制阀。

该设备还可以包括：

-在第一温度的含水基质的第一入口，包括控制阀和流量计；和

-在第二温度的含水基质的第二入口，包括控制阀和流量计。

从下面给出的描述中，本发明的其他特征和优点将变得清楚。

对于作为非限制性示例给出的附图：

-图1示意性地示出了根据本发明实施方案的方法的逻辑图；

-图2示意性地示出了用于实现根据本发明实施例的方法的设备。

图1示出了给出在本发明的实施方案中执行的一系列步骤的细节的逻辑图。所示实施方案包括本发明的目的方法的基本步骤以及适合于所示实施方案的一定数量的步骤。

提供含水基质，即含有水的产品，其在环境温度下为液体。“环境温度”是指在没有加热或冷却环境的情况下在制备车间中通常存在的温度。“环境温度”尤其可以表示介于5℃-35℃之间的温度。液体的概念包括粘度通常高达10000cpo的流体产品。

含水基质可以是水。所用的含水基质可以是含有至少35重量％，优选55％至98.2％的水的液体。例如，所用的含水基质可以是含有相对于含水基质总重量为60％至95％，优选70％至90％重量的水的液体。

特别地，可以使用许多农产业副产物。含水基质可以例如由水和农产业副产物的混合物构成。例如，含水基质可以由水和至少25重量％，例如至少50重量％，例如75重量％的农产业副产物构成。

产生的凝胶通常可包括：

-90至99.6重量％的含水基质，其含有相对于含水基质的总重量至少25重量％的来自农产业的液体副产物，

-0.3至2％重量的胶凝剂，和

-0.1至5％重量的防腐剂，

含水基质，胶凝剂和防腐剂的重量百分比相对于凝胶的总重量进行表示。

副产物是在制造有用的产品的过程中不可避免地产生的材料。

特别地，本发明涉及的副产物是液体。“液体”是指副产物在环境温度下在正常的大气压条件下呈液体形式。特别地，这意味着它是在工业方法结束时直接获得的副产物，而不进行任何干燥步骤。

更特别地，液体副产物是包含可溶性物质的含水副产物。优选地，存在于液体副产物中的可溶性物质是蛋白质和/或糖类，例如蔗糖和/或乳糖，更优选蛋白质和糖类。可溶性物质也可包含可溶性纤维。

有利地，液体副产物包含相对于干物质总重量至少90％重量的可溶物质。

“农产业”更具体地是指淀粉生产工业、马铃薯淀粉生产工业、麦芽生产工业、生物乙醇生产工业、糖生产工业、发酵工业、酿造工业、蒸馏工业和乳制品工业。

更特别地，副产物是包含可溶性物质的含水副产物。优选地，存在于副产物中的可溶性物质是蛋白质和/或糖类，例如蔗糖和/或乳糖，更优选蛋白质和糖类。可溶性物质也可包含可溶性纤维。

副产物也可以是或包含酵母膏，通常由生产生物乙醇的方法产生，或更通常地由发酵工业产生。酵母膏对应于由麦芽汁分离产生的副产物，例如通过过滤或在发酵后通过离心的分离。发酵工业也生产酒糟作为可用的副产物；这些是在提取目标化合物后由麦芽汁发酵产生的液体副产物。

制糖工业产生多种可以使用的液体副产物，特别地洗涤糖浆和废糖蜜。洗涤糖浆和废糖蜜对应于在糖制造期间形成的液体结晶后获得的糖浆残余物。

因此，液体副产物尤其可以从以下列表中选择：谷物的可溶物，玉米的可溶物，小麦的可溶物，豌豆的可溶物，木薯的可溶物，甜菜的可溶物，甘蔗的可溶物，谷物酒糟的可溶物，小麦酒糟的可溶物，玉米酒糟的可溶物，豌豆酒糟的可溶物，木薯酒糟的可溶物，酒糟，废糖蜜，酵母膏，乳清和它们的浓缩衍生物，特别地渗透物，或它们的混合物。

凝胶可包含酵母。酵母可以源自液体农产业副产物。农产业副产物实际上可以是酒糟可溶物，其已经包含酵母或至少两种液体农产业副产物的混合物，其中一种是酵母膏。

或者，酵母可以以固体形式加入，例如以干酵母的形式，或如下所指出，益生菌形式。以干酵母的形式，它们以相对于凝胶总重量的0.1至6重量％，优选1至5重量％的含量被引入。

将含水基质加热至所需温度，以使胶凝剂溶解在含水基质中。根据所用的胶凝剂，所需温度通常可在60℃至100℃之间，特别地约95℃，或约75℃。含水基质在被加入到槽之前在该温度下供应，或者在所述槽中达到该温度一次。

在溶解步骤e1中，将胶凝剂加入含水基质中。胶凝剂可以是或可以包括，例如：琼脂，角叉菜胶，瓜尔胶，海藻酸钙，壳聚糖，果胶，黄原胶，角豆胶，结冷胶或它们的混合物。

由于含水基质的足够温度，胶凝剂溶解在含水基质中。在该温度下(由于加入到基材中的胶凝剂的量(作为所述基材的比例)较低而维持几乎恒定)，由此形成的复合物是液体。

在溶解步骤e1中，进行混合以获得其中胶凝剂均匀分布的液体复合物。混合在合适的容器(通常是槽)中进行。

还可以加入防腐剂，例如其含量为在该方法结束时获得的凝胶重量的0.1-5％，优选0.15％-0.5％，例如0.3％。防腐剂可选自乙酸，乙酸钠，甲酸，乳酸钠，富马酸，山梨酸，丙酸，柠檬酸，山梨酸钾，山梨酸钙，丙酸钠，丙酸钙，苯甲酸钠，苯甲酸，苯甲酸钙，苯甲酸钾，丁酸，以及对应于这些分子的盐和酸。

优选地，防腐剂不是对羟基苯甲酸酯。

这里提出的方法的实例包括在槽中的冷却步骤e2，在此期间使复合物达到低于胶凝剂溶解温度，但是高于复合物的胶凝化温度的温度。可以通过添加一定量的冷含水基质来获得冷却，该基质允许达到所需的温度。冷的含水基质在环境温度或较低温度下对应于含水基质。冷含水基质优选为液态。加入的含水基质优选与在复合物中已存在的基质相同，即具有相同组成。它可以是水。

在槽中的整个冷却步骤e2中继续混合复合物以确保其均匀性(其组成和温度)。

预先评价或预建立在槽中加入用于冷却的冷含水基质的量，使得它在加入用于溶解步骤e1的胶凝剂时被考虑，使得复合物含有在预定范围内的比例的胶凝剂，在冷却步骤e2之后。

通常，最终复合物(在添加如下所述的步骤e3中详述的任选补充剂之后)可包含0.3％至2％重量的胶凝剂。例如，用等量的黄原胶-角豆胶的胶凝剂进行胶凝化的水基凝胶，可有利地包含0.3％-0.8％重量的胶凝剂。

复合物的胶凝剂含量将最终影响该获得的凝胶的力。因此，在动物饲养场，特别地昆虫饲养场的背景下，并且根据凝胶所针对的昆虫的发育阶段，可以有利地使用具有至少30g/cm²，特别地在30g/cm²-150g/cm²之间，例如约50g/cm²或约80g/cm²的力的凝胶(在环境温度下，例如在20℃)。因此，凝胶不是粘性或黏的。因此，昆虫可以在凝胶顶部移动而不会黏住。因此，这降低了昆虫的死亡率，更少的昆虫被困在凝胶中。此外，凝胶的脱水收缩率可以有利地在0.1％和5％之间，以避免水的过度释放和润湿昆虫的环境。可以确定凝胶的脱水收缩率，如在g.blancher(2009)，sciencesduvivant，ensia(agroparistech)中所示。通过使用分析天平进行差重称量，对储存在4℃达24小时的产品进行测量。简而言之，称量容纳在杯子中的产品，然后通过倾斜杯子除去在表面包含的液体，然后将吸收纸轻轻放置在产品的表面上。然后进行第二次称重。脱水收缩率以两次称重之间的损失百分比进行表示。

在冷却步骤e2之后，在维持温度e3的步骤中，将液体复合物维持在设定温度或所需温度范围内。

当使复合物冷却并且可以离开控制温度范围时，可以通过启动加热装置(即运行)来进行该温度调节，并且当复合物再次升温并且可以离开控制温度范围时停止所述加热装置。

在维持温度e3的整个步骤中，继续混合该复合物以确保其均匀性(关于其组成和温度)。

选择控制温度范围以使该复合物维持液态，例如粘度小于10000cpo。必要时，还选择温度范围，以允许在复合物中引入可能因过高温度而降解的补充剂，而不降解所述补充剂。在维持温度的步骤e3期间添加的补充剂是例如维生素，益生菌，防腐剂或这些补充剂的混合物，或用于营养配方的任何其他有用的热敏复合物。例如，益生菌可以以在该方法结束时获得的凝胶的0.1％至8％重量(例如1％至5％)之间的含量进行添加和/或以“预混物”形式添加的维生素(也可含有矿物质和微量元素)添加，其“预混物”含量为该方法结束时所得凝胶重量的0.1％-5％。或者，矿物质和/或微量元素可以独立于预混物进行添加或者作为预混物的补充进行添加。特别地，添加的维生素可选自维生素a，维生素b1(硫胺素)，维生素b2(核黄素)，维生素b3(烟酰胺)，维生素b5(泛酸)，维生素b6(吡哆醇)，维生素b8(生物素)，维生素b9(叶酸)，维生素b12(钴胺素)，维生素pp(烟酸)，维生素d3(胆钙化醇)，维生素e，维生素k3(甲萘醌)及它们的前体，它们的衍生物。

例如，包括在45℃-65℃之间的温度范围通常是合适的。可以设想包括在这些端值内的任何范围，例如50℃至60℃的范围。范围越窄，温度控制应该越精细。

然后在抽出和计量步骤e4中，将在维持(或控制)温度下为液体的复合物从在其中使其形成的槽(或其他容器)中抽出，并使用一个或多个计量泵分配和泵送到一个或多个管线中。

然后在线冷却的步骤e5中通过冷却使液体复合物胶凝化。在线冷却步骤使复合物低于其胶凝化温度，其可以是例如约40℃。更一般地，使如此胶凝化的复合物达到与其预期用途相容的温度。例如，为了向昆虫提供食料和水，该化合物，其在线冷却e5后在接近其温度的温度下将进行分配，在在线冷却e5的出口处达到最高温度25℃。

在线冷却e5可以在一次中或在几个冷却阶段中通过逐渐和连续冷却进行。

将由此获得的凝胶在转移步骤e6中转移至凝胶分配管线。分配管线将凝胶输送到其使用点。例如，为了分配用于向昆虫供养料或供水的凝胶，分配管线例如通到饲养容器中或其上方，饲养容器有利地连续地连接到分配管线的出口。

在分配管线的出口处或稍微在分配管线的出口之前，在分配管线中输送的凝胶在切割步骤e7中被切割以成块。因此凝胶以凝胶块的形式进行分配。分配的凝胶可以立即使用。

块的体积取决于其用途。在动物饲养场，特别地昆虫饲养场的背景下，可以生产例如其体积在30cm³-1500cm³之间的凝胶块。块可以具有平行六面体的形状(例如立方体，或具有方形底部的平行六面体)或圆柱体，其长度为约0.5至15cm，优选0.8至12cm。

图2示意性地示出了允许实现上述方法的工业设备。

该设备包括槽1。

槽1通过以下进行进料：

-在环境温度或低于环境温度下的冷含水基质例如水的入口21。冷含水基质的入口21被设置有冷含水基质的入口阀31，其可以是控制阀；和

-热含水基质例如水的入口22。热含水基质的入口22被设置有冷含水基质的入口阀32，其可以是控制阀。热的含水基质处于允许胶凝剂溶解的温度，例如约75℃。

槽还包括用于将额外产品供给到槽1中的入口23。入口23可例如用于添加胶凝剂或补充剂。

槽1是双重壁型的，在槽1的壁之间提供空间11。蒸汽入口24通向空间11。蒸汽入口24设有一定数量的控制装置33，特别地用于控制蒸汽的压力。蒸汽入口24设置有蒸汽入口阀34，其可以是控制阀。蒸汽入口24也设置有控制阀35，控制阀35的开口根据在槽中复合物的温度来控制。为此目的，并且必要时用于控制其他功能，槽40中的温度传感器使得可以测量槽中复合物的温度。可以提供多个在槽中的温度传感器并在空间上分布在槽中，以避免测量的分散并且还确保在槽中的复合物的温度的良好均匀性。

控制阀35的控制因此允许例如控制存在于槽中的复合物的温度，即将其维持在设定温度或预定温度范围内。

蒸汽入口24有利地位于槽的顶部。

槽1还设置有冷凝物的出口25，该冷凝物产生自冷却并冷凝的蒸汽(由于将热量传递到槽1的内壁和其所含的复合物)。

在未示出的实施方案中，槽1的夹层护套可进行构造以用于在与蒸汽相同的空间中或在专用空间中接收允许冷却槽1的内容物的冷水。

槽1设置有至少一个分散器5。在此处所示的示例中，槽1设置有两个分散器5。分散器5允许在槽1中存在的复合物的混合，以及添加到复合物中的所有液体或粉状的产物的快速且均匀的分散。

位于槽1底部的排出管线上的排出阀36允许排出存在于槽1中的复合物。料斗6进行构造以将排出的复合物分配成多个管线。当然，管线的数量取决于所考虑的本发明的变型，并且本发明还涉及仅包括单管线的装置。

每条管线都配有一个正排量泵或计量泵。使用的计量泵必须允许首先以液体形式，然后以凝胶的形式将复合物泵入管线。活塞泵特别适用于此。

在此处所示的示例中，该装置包括在料斗6之后的四条管线：第一管线配备有第一计量泵71，第二管线配备有第二计量泵72，第三管线配备有第三计量泵73，第四管路配备有第四计量泵74。

然后，在每个管线中仍为液体的复合物通过交换器8。

交换器8是液/液型。它通过使冷液体(通常是水)围绕管束来冷却复合物，在该管束中输送复合物。交换器8包括冷却水入口81和出水口82。

交换器8允许使复合物在低于其胶凝化温度下进行输送。因此，复合物以凝胶形式离开交换器8，在用于其分配的所需温度下分布(或接近所需温度)。冷却水出口阀83可以允许水在交换器8中的流动停止。在本发明的变型中，出水阀83可以是控制阀，允许通过控制通过交换器8的水的流量来控制在交换器8的出口处的凝胶的温度。

冷却水可以在闭合环路中循环，并且可以在被返回到水入口81之前被冷却。

在未示出的本发明的变型中，交换器8可以用一系列串联的交换器代替。此外，每条管线都可以配备其自己的交换器。

为了控制离开交换器8的凝胶的温度，每条管线在管线中配备有温度传感器。因此，该装置包括在第一管线41中的温度传感器，在第二管线42中的温度传感器，在第三管线43中的温度传感器，以及在第四管线44中的温度传感器。

然后将凝胶形式的复合物转移到分配管线中或转移到朝向槽的返回管线中。这里示出的设备包括四条分配管线：第一分配管线91，第二分配管线92，第三分配管线93和第四分配管线94。这里示出的装置包括到在相应的槽中的四条返回管线：第一返回管线101，第二返回线102，第三返回线103和第四返回线104。

每条分配管线都配有一个布置在管线末端的凝胶分配器。凝胶分配器尤其包括适于将凝胶切割成块的切割装置。切割装置可以包括阀，特别地“停止滴(stop-goutte)”型的阀，其允许清洁地切割凝胶。切割装置尤其可以是自动切割系统。自动切割系统通常可以是气动的或电动的。例如，第一分配管线91包括第一电磁阀95，第二分配管线92包括第二电磁阀96，第三分配管线93包括第三电磁阀97，第四分配管线94包括第四电磁阀98。在分配管线的出口处，分配器因此提供固定或可变体积的凝胶块，该体积通过在切割前由管线切割的凝胶长度确定。

返回管线允许复合物返回到槽1中。在启动抽出时可能需要这种返回。实际上，在启动时，这种闭合环路循环可以允许消除在设备的管线中存在的空气。此外，在启动期间，凝胶在交换器8的出口处可能具有太高的温度。当由于某种原因，在管线中测量的复合物的量超过管线的量时，复合物返回到槽1中也是必要的。当复合物在一条管线中循环是希望的而其分配是不希望的时，复合物返回到槽1中也是必要的。例如，如果希望在大于环境温度的给定温度下分配凝胶，并且如果复合物在管线中保留太长时间使其温度将太低而不能分布，这可能是这种情况。最后，在凝胶生产阶段之外，可以使用朝向槽的回流来清洁该设备。可以分别通过第一回流阀105，第二回流阀106，第三回流阀107和第四回流阀108来调节该回流。

在动物饲养场，特别地昆虫饲养场的背景下，该设备可另外设置有用于将动物饲养容器带到分配器下方的装置。由此，分配器允许在容器中制备之后直接沉积一个或多个具有预定体积或适合于每个容器的凝胶块，而无需额外处理凝胶。

因此，本发明提出形成含水基质的凝胶，例如水凝胶，其原位生成并按需要以块的形式连续进行分配。免除了凝胶的处理和其储存，有效地消除了相关的问题，特别地污染或腐败。此外，在动物饲养场(例如昆虫饲养场)的背景下，在出口处的块的尺寸可以根据需要连续地进行调整。