液-固两步发酵法生产蛋白饲料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及蛋白饲料的生产，尤其是涉及一种液-固两步发酵法生产蛋白饲料的方法。
【背景技术】
[0002]目前，利用农副产品及食品工业下脚料及废弃物等生物质资源转化为饲料蛋白的研究比较热门，但由于许多原料中含有大量的抗营养因子，不适合直接利用:植物柏类中含有大量的如胰蛋白酶抑制剂、抗原蛋白、尿酸、植物凝集素、非淀粉类多糖等抗营养因子，影响了动物对这些饲料的消化和吸收；豆渣、红薯渣、木薯渣、秸杆等原料中含有大量的纤维素、木质素等抗营养因子，均需要生物转化后才能被动物很好的吸收利用。但是目前对农副产品及食品工业下脚料等生物质资源的转化大部分采用的都是单一的固态发酵法，而单一固态发酵法存在许多不足，尤其是在工业化生产中，如菌体生长较慢，发酵时间长，易污染杂菌，抗营养因子分解效率低等缺点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种可实现机械化、规模化生产且成本低廉的液-固两步发酵法生产蛋白饲料的方法。
[0004]为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案:
本发明所述的液-固两步发酵法生产蛋白饲料的方法包括下述步骤:
第一步，液态发酵
a、将培养好的谷氨酸棒杆菌用无菌生理盐水制成悬浮液，接种到种子罐中培养16~20h后，再转入发酵罐中培养36~48h，得到谷氨酸棒杆菌发酵液；
b、将培养活化的产朊假丝酵母菌种用无菌生理盐水制成悬浮液，接种到发酵培养基中培养20~24h，得到产朊假丝酵母发酵液；
C、将培养活化的枯草芽孢杆菌种用无菌生理盐水制成悬浮液，接种到液体发酵培养基中培养发酵18~24h，得到枯草芽孢杆菌发酵液；
d、将培养活化的植物乳杆菌用无菌生理盐水制成悬浮液，接种到液体发酵培养基中培养发酵18~22h，得到植物乳杆菌发酵液；
e、将培养活化的米曲霉菌种用无菌生理盐水制成悬浮液，接种到液体发酵培养基中培养发酵24~36h，得到米曲霉菌发酵液；
f、将谷氨酸棒杆菌发酵液与产朊假丝酵母发酵液、枯草芽孢杆菌发酵液、植物乳杆菌发酵液、米曲霉菌发酵液四种中的至少两种按比例混合后制成混合菌液备用；
第二步，固体发酵
a、将豆柏、瓜尔豆柏、棉籽柏、菜籽柏、花生柏、芝麻柏、DDGS、麸皮、豆渣、红薯渣、木薯渣、秸杆中的一种或多种原料装入爆缸，装料系数60~80%，爆缸罐体密封后通入180~250°C的饱和蒸汽，当爆缸压力达到0.5-2.0 Mpa后维持0.5-10 min,在0.00875 s打开气动阀门进行蒸汽爆破；
b、将气爆后的物料与第一步制备的混合菌液、糖蜜按重量比1:0.6-1.3:0.03-0.08的比例在混合机内进行混合，同时加入中性蛋白酶25~80 U/g原料，纤维素酶50~180 IU/g原料，木聚糖酶25~50 IU/g原料，甘露聚糖酶20~55 IU/g原料，果胶酶35~80 U/g原料，植酸酶5~15 U/g原料，中温淀粉酶12~20 U/g原料，糖化酶120~200 U/g原料混合均匀，调节水分35~45%，得到混合物料；
C、将混合物料送入专用的模块化固态生物原料连续发酵装置内进行酶解与发酵，设定酶解与发酵温度28~45°C，相对湿度60~90%，发酵时间24~36h:
混合物料由提升机送入摆式布料器，再进入刮板布料器，由刮板布料器均匀将其分布到自下而上设有N层发酵室的塔架最顶层发酵室的各箱体单元的上开口箱体内，当物料达到设定的布料高度后，顶层各箱体单元底部的下翻式翻板门自动打开，将物料翻转卸入下方第N-1层发酵室的上开口箱体内进行发酵；卸料完毕后的顶层下翻式翻板门关闭，开始下一轮布料；当第N-1层发酵室的上开口箱体内的物料发酵到设定值时，再通过其底部的下翻式翻板门将物料翻转卸到第N-2层发酵室的上开口箱体内继续发酵，卸料完毕的第N-1层下翻式翻板门关闭，迎接顶层上开口箱体内翻转卸下的物料，顶层上开口箱体内再进行新一轮布料，依次类推，实现物料的连续发酵；当物料翻转卸到底部第一层上开口箱体内发酵后，第一层的下翻式翻板门打开，发酵完成的物料从缓冲出料斗卸到出料刮板输送机上;
物料在第一层至第N-1层发酵室的上开口箱体内进行连续发酵时，每层发酵物料的温湿度依靠连接在风道调节管路上的进风温湿度调节装置来控制；
第三步，干燥
出料刮板输送机将物料转送出去后，经80°C以下低温干燥至含水量低于12.5%，即可得到蛋白饲料产品。
[0005]所述第二步中发酵物料的温湿度调整方法为:
当任一层发酵室箱体单元的上开口箱体内物料发酵温度、湿度偏离设定值时，开启鼓风机和抽风机，同时打开该层发酵室内箱体单元上开口箱体的排风电动阀，并打开与该层相邻的下层发酵室各箱体单元上开口箱体的进风电动阀，鼓风机输送的风通过进风温湿度调节装置调节后，经进风通道进入与该层相邻的下层发酵室各箱体单元上开口箱体内，并经所述的该层发酵室箱体单元的下翻式翻边门的门缝、导风管的管壁缝隙，穿透所述的该层发酵室各箱体单元上开口箱体内的物料层后，自排风通道排出；当发酵室内的物料处于耗氧发酵期，按照上述步骤适度开启进风电动阀和排风电动阀进行通风供氧；在发酵稳定期，关闭或关小进风电动阀和排风电动阀。
[0006]所述第二步中所送风力的温湿度调节方法为:
当需要热风时，外部热工质进入列管式换热器的壳程，对通过管程的自然风进行加热，反之，外部冷工质进入列管式换热器的壳程，对通过管程的自然风进行降温；
当需要加湿时，外部水源通过管道进入加湿段，通过水帘对经过的自然风进行加湿和除尘。
[0007]本发明的优点在于可根据原料特点，先将特定菌种进行深层液体发酵，然后复合后制备成固体发酵用菌液，再按照一定比例转接入气爆预处理后的固体物料中进行固态发酵，得到蛋白饲料产品。与单纯固态发酵相比，液-固态两步发酵法生产方法有如下优点:
1、种子纯度高，活力强；2、在液体发酵阶段可以合成大量的菌体蛋白及代谢产物；3、可以加大接种量，在进行固态发酵时，菌体生长旺盛，发酵速度快，生产周期缩短，提高设备利用率。同时发挥菌种优势，避免杂菌污染。
[0008]本发明在液-固态发酵相结合的同时，利用蒸汽爆破技术对固态发酵原料进行蒸汽爆破预处理，利用饱和水蒸气将原料加热至一定的压力，使蒸汽在压力作用下渗入物料组织结构内部，形成强大的压缩气体能并在短时间内爆破释放，从而从分子水平打破物料大分子晶格结构，对物料的物理结构和化学组成具有很强的重构作用，分解抗营养因子，并使物料熟化，提高固态发酵阶段酶解与微生物发酵的转化利用率，缩短发酵周期；同时气爆能达到对原料灭菌的目的，使固体发酵过程中减少杂菌的污染，保证产品的品质。
[0009]本发明采用模块化自动发酵装置进行固态发酵。经爆破后的物料与发酵菌液及酶制剂混合后装入模块化固态生物原料自动发酵装置中进行酶解与生物发酵，实现自动控温、控湿、控通风量的要求，生物转化率高，发酵周期短，损耗少，成本低，可实现机械化、规模化的生产需求。在生物转化过程中可分泌与合成大量的有益菌、氨基酸、生化酶、促生长因子等营养类物质，调整和提高动物机体免疫力，达到预防疾病、提高成活率、促进生长、降低成本，增产增收等效果，作为动物蛋白饲料使用时，减少或不需要额外添加益生菌、酶制剂等添加剂。
【附图说明】
[0010]图1是本发明中专用的模块化固态生物原料连续发酵装置的结构示意图。
[0011]图2是图1中进风温湿度调节装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]本发明所述的液-固两步发酵法生产蛋白饲料的方法包括下述步骤:
第一步，液态发酵
a、将在牛肉膏蛋白胨培养基上培养好的谷氨酸棒杆菌斜面菌种用150ml无菌生理盐水制成悬浮液接入种子罐，种子罐配方:5%葡萄糖或糖蜜、0.5%硫酸铵、0.1%磷酸氢二钾、0.05%硫酸镁；过滤后的空气按照通风量1:0.25，罐温30-32 °C，罐压0.06-0.08M