利用馬鈴薯加工後的廢水、廢渣製備菌體蛋白飼料的方法
2023-12-01 00:00:26 1
專利名稱：利用馬鈴薯加工後的廢水、廢渣製備菌體蛋白飼料的方法
技術領域：
本發明涉及製備蛋白飼料的方法，具體涉及利用馬鈴薯加工後的廢水、廢渣通過微生物發酵製備菌體蛋白飼料的方法。
背景技術：
隨著市場經濟的發展和農產品供求關係的變化，我國馬鈴薯生產正逐步由口糧型向經濟效益型轉變，已初步形成了比較完善的馬鈴薯加工產業鏈。在馬鈴薯生產過程中產生的馬鈴薯渣的主要成分是水、細胞碎片和殘餘澱粉顆粒的副產物，一般生產1噸澱粉產生7噸薯渣；鮮薯渣的含水量高達80%，不易儲存和運輸，當烘乾後則因薯渣易成膠固狀態，脫水較為困難，且由於烘乾能耗使得成本過高，通常作為廢棄物掩埋處理，但會導致土壤和地下水的汙染。馬鈴薯澱粉生產中產生的廢水，容易腐敗發臭；由於缺乏科學有效的處理技術，將馬鈴薯生產過程中產生的廢渣、廢水任意排放，既造成馬鈴薯廢渣、廢水所蘊含大量的營養物質流失，又造成嚴重的環境汙染，產生不良的社會影響。馬鈴薯澱粉生產過程中產生的廢渣、廢水含有較多的營養物質和大量的澱粉、纖維素等可利用物質，如馬鈴薯渣幹基中澱粉含量為37%，纖維素、半纖維素含量為30%，是微生物良好的培養基，廢渣裡含有蛋白質、胺基酸、糖類等物質，是可利用的資源，具有很高的開發價值。從國內外相關資料可知，在國外，主要通過生物發酵的方法利用馬鈴薯渣生產工業酒精、酶製劑和菌體蛋白飼料等；還有一些資料是關於利用薯渣為原料通過發酵的方法生產蛋白飼料。目前，國內很多馬鈴薯澱粉企業面臨著澱粉渣和廢水的處理問題，澱粉企業急於想找到既能夠在處理廢渣和廢水的同時，又能夠產生明顯經濟效益的好方法。隨著日益強烈的環保呼聲和各項環保法規的建立健全，廢棄物的綜合利用勢在必行。現國內對馬鈴薯渣發酵生產飼料的研究較多，有多種製備方案，已公開的中國發明專利，申請號 03134357.0，名稱為《將馬鈴薯渣轉化為高蛋白飼料的方法》，該發明利用微生物對馬鈴薯渣進行處理，製備動物飼料的技術，對馬鈴薯渣添加少量尿素後進行兩次發酵，發酵後粗蛋白含量為23. 33%，但粗纖維含量仍較高為18. 67%。申請號200510012227. 9，名稱為《利用馬鈴薯渣進行固態發酵製備蛋白飼料的方法》，該發明對馬鈴薯生產澱粉產生的廢渣經壓榨脫水，不經過高溫滅菌，通過添加一定量的輔料，接種一定量的菌種進行生料固態發酵，發酵後粗蛋白含量為16. 15%。申請號200810136830. 1，名稱為《可替代麩皮的馬鈴薯渣能量發酵飼料及其製備方法》，該發明以馬鈴薯渣為主要原料，添加多種輔料，經酶解後進行固態發酵，雖發酵後粗蛋白含量得到提升，但酶解過程增加了生產成本，延長了發酵時間。申請號200810064422. X，名稱為《馬鈴薯薯渣液態發酵生產細胞蛋白的工藝方法》，該發明利用馬鈴薯渣在液態條件下利用多種菌種作為混合菌群，進行液態發酵製得蛋白飼料。綜上所述，利用馬鈴薯渣生物發酵生產飼料在目前雖取得進展，但現有技術中仍存在以下不足之處①、大多技術對馬鈴薯加工企業生產後廢渣進行生物發酵生產飼料，但對馬鈴薯加工企業產生廢水未得到綜合利用；由於馬鈴薯澱粉生產中產生的廢水含有較多的營養物質是良好的微生物培養基，直接排放造成資源浪費；澱粉生產時間主要為秋季，氣溫較高，產生的廢水容易腐敗發臭，極易造成嚴重的環境汙染。②、馬鈴薯的鮮薯渣含水量極高，對馬鈴薯渣生物發酵生產飼料需進行脫水處理，但薯渣成膠團狀態，脫水或烘乾時能耗較高，採用脫水處理會增加生產步驟，提高生產成本。③、固體發酵均採用傳統種曲接種， 傳統固態發酵方式製備種曲佔地面積大，制曲時間長，勞動強度高，不僅增加生產成本，不適合規模化生產，而且還易染雜菌，產生風險較大。
發明內容
本發明的目的在於提供一種綜合利用馬鈴薯加工後的廢水、廢渣製備菌體蛋白飼料的方法；該方法以馬鈴薯加工後廢水、廢渣和秸稈為原料，採用液體制種、固體發酵的方式，通過微生物轉化作用降解秸稈與廢渣中纖維素，提高飼料蛋白含量，發酵後製備顆粒型菌體蛋白飼料；所得的菌體蛋白飼料蛋白質含量高，改善了飼料的適口性，既節約能源，又簡化生產工藝，克服了現有技術的不足。為實現所述目的，本發明採用的技術方案是一種利用馬鈴薯加工後的廢水、廢渣製備菌體蛋白飼料的方法；具體方法的步驟如下(在以下敘述中，除特殊說明外，百分比濃度均為重量百分比濃度)
A、秸稈預處理將農作物秸稈去塵後鍘切為2 5cm碎塊，通過蒸汽爆破預處理，條件為物料密度150 Kg/m3，壓力為0. 8 2. 8大氣壓、保壓時間60 MOS ；
B、微生物菌種纖維素降解菌種為枯草芽孢桿菌，氮素轉化菌為熱帶假絲酵母，增加適口性菌種為醋酸桿菌；
C、液體發酵制種將枯草芽孢桿菌、熱帶假絲酵母和醋酸桿菌接入液體種子發酵培養基，發酵菌種通過液體深層發酵製備，發酵溫度觀 30°C，培養時間沈 48h ；液體種子發酵培養基為馬鈴薯加工後的廢水中添加澱粉2 4%，玉米蛋白粉4 8%，硫酸銨0.5 1% ；枯草芽孢桿菌接種量為1%，熱帶假絲酵母接種量為1. 2%，醋酸桿菌接種量為1. 5% ；
D、固體發酵制種將經汽爆處理後的作物秸稈與馬鈴薯渣混合後，添加一定量麩皮、 玉米蛋白粉和硫酸銨作為固體培養基，配料比例為馬鈴薯渣42 M%，預處理秸稈觀 36 %，玉米蛋白粉8 10 %，麩皮6 8 %，硫酸銨4 8% ；固體培養基蒸汽滅菌後進行接入固體發酵菌種，接種量為固體培養基幹基重量的10 20%，發酵時固體培養基含水量為 65%，溫度為32 38°C，放置於隔斷式多層固體發酵床發酵48 72h ；
E、造粒、乾燥、整粒將發酵後產物進行造粒、乾燥、整粒製得顆粒型菌體蛋白飼料成品。所述製備方法的步驟A中農作物秸稈為小麥秸稈、玉米秸稈、棉花秸稈。本發明與現有技術相比，具有的優點是
(1)、本發明所需的原料來源廣，價格低，容易形成生產規模，製得的菌體蛋白飼料蛋白含量較高，適口性明顯得到改善，富含益生菌及酶製劑；本發明不僅變廢為寶，節約飼料用糧，降低能源消耗，而且及時消除了廢棄物對環境的汙染，給澱粉加工企業帶來一定的經濟效益。⑵、本發明採用發酵前對秸稈進行蒸汽爆破預處理的技術，蒸汽爆破技術是一種新型木質纖維素預處理方法，用蒸汽將物料加熱到160 260°C，突然減至常壓；採用汽爆技術改變秸稈纖維原料超分子結構，增加其可及度，為微生物對纖維素的高效轉化奠定基礎；蒸汽爆破的過程秸稈中半纖維素大部分降解為還原糖，可作為微生物生長碳源；蒸汽爆破後秸稈木質素對纖維素的包裹作用被破壞，並造成纖維素分子間晶體結構解體，有利於微生物對纖維素的轉化。⑶、本發明採用將汽爆處理後乾燥秸稈加入馬鈴薯鮮薯渣，由於馬鈴薯鮮薯渣含水量極高，而薯渣成膠固狀態，脫水能耗又較高，而乾燥秸稈恰好能吸收鮮渣水分，使固體發酵基水分含量滿足發酵需要，省去了薯渣脫水環節，簡化了生產工藝，降低了生產成本。⑷、本發明發酵菌種通過液體深層發酵獲得，不僅充分利用馬鈴薯加工企業產生廢水，而且制種佔地面積小，生產效率高，適合工業化生產。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明作進一步說明實施例1
1、將秸稈去塵後利用鍘草機將其鍘為2-5cm碎塊，使用數控立式連續汽爆機汽爆，在物料密度150 Kg/m3、l. 8個大氣壓、保壓時間120S條件下汽爆。2、將馬鈴薯加工後產生廢水IOOOKg添加20Kg澱粉，40Kg玉米蛋白粉，5Kg硫酸銨；將枯草芽孢桿菌10Kg、熱帶假絲酵母12Kg和醋酸桿菌15Kg接入液體種子發酵培養基， 發酵溫度30°C培養2 為固體發酵菌種。3、將經汽爆處理後的作物秸稈與馬鈴薯渣混合後，添加一定量麩皮、玉米蛋白粉和硫酸銨作為固體培養基，具體配料比例為馬鈴薯渣42 %，預處理秸稈40 %，玉米蛋白粉 8 %，麩皮6 %，硫酸銨4% ；固體培養基蒸汽滅菌後進行接入固體發酵菌種，接種量為固體培養基幹基重量的10 %，發酵時固體培養基含水量為65 %，溫度為34°C，放置於隔斷式多層固體發酵床發酵48h。4、發酵後飼料通過造粒、乾燥、整粒製得顆粒型菌體蛋白飼料；該飼料適口性好， 蛋白含量高，富含酶製劑和益生菌。發酵前後蛋白、纖維素等含量變化見下表
權利要求
1.一種利用馬鈴薯加工後的廢水、廢渣製備菌體蛋白飼料的方法，其特徵在於該製備方法包括如下步驟A、秸稈預處理將農作物秸稈去塵後鍘切為2 5cm碎塊，通過蒸汽爆破預處理，條件為物料密度150 Kg/m3，壓力為0. 8 2. 8大氣壓、保壓時間60 MOS ；B、微生物菌種纖維素降解菌種為枯草芽孢桿菌，氮素轉化菌為熱帶假絲酵母，增加適口性菌種為醋酸桿菌；C、液體發酵制種將枯草芽孢桿菌、熱帶假絲酵母和醋酸桿菌接入液體種子發酵培養基，發酵菌種通過液體深層發酵製備，發酵溫度觀 30°C，培養時間沈 481!；液體種子發酵培養基為馬鈴薯加工後的廢水中添加澱粉2 4%，玉米蛋白粉4 8%，硫酸銨0.5 1% ；枯草芽孢桿菌接種量為1%，熱帶假絲酵母接種量為1. 2%，醋酸桿菌接種量為1. 5% ；D、固體發酵制種將經汽爆處理後的作物秸稈與馬鈴薯渣混合後，添加一定量麩皮、玉米蛋白粉和硫酸銨作為固體培養基，配料比例為馬鈴薯渣42 M%，預處理秸稈觀 36%，玉米蛋白粉8 10%，麩皮6 8%，硫酸銨4 8% ；固體培養基蒸汽滅菌後進行接入固體發酵菌種，接種量為固體培養基幹基重量的10 20%，發酵時固體培養基含水量為65%，溫度為32 38°C，放置於隔斷式多層固體發酵床發酵48 72h ；E、造粒、乾燥、整粒將發酵後產物進行造粒、乾燥、整粒製得顆粒型菌體蛋白飼料成品。
2.根據權利要求1所述的利用馬鈴薯加工後的廢水、廢渣製備菌體蛋白飼料的方法， 其特徵在於所述步驟A中農作物秸稈為小麥秸稈、玉米秸稈、棉花秸稈。
全文摘要
本發明涉及一種利用馬鈴薯加工後的廢水、廢渣製備菌體蛋白飼料的方法；該方法以馬鈴薯加工企業廢水添加澱粉、玉米蛋白粉和硫酸銨為液體培養基深層發酵培養固體發酵菌種；在對秸稈進行蒸汽爆破預處理後與馬鈴薯渣混合併添加麩皮、玉米蛋白粉和硫酸銨作為培養基進行多菌種固體發酵，通過微生物轉化作用降解纖維素，利用微生物菌體蛋白提高飼料蛋白含量，發酵後產物製備顆粒型菌體蛋白飼料，製得的菌體蛋白飼料蛋白含量較高，適口性明顯得到改善，富含益生菌及酶製劑；本發明不僅變廢為寶，節約飼料用糧，降低能源消耗，而且及時消除了馬鈴薯加工企業廢水、廢渣對環境的汙染，給澱粉加工企業帶來一定的經濟效益和社會效益。
文檔編號A23K1/14GK102210383SQ201110087869
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者吉啟榮, 田映良, 袁明山, 郝軍元 申請人:甘肅聖大方舟馬鈴薯變性澱粉有限公司