專利名稱：利用馬鈴薯加工后的廢水、廢渣制備菌體蛋白飼料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備蛋白飼料的方法，具體涉及利用馬鈴薯加工后的廢水、廢渣通過微生物發(fā)酵制備菌體蛋白飼料的方法。
背景技術(shù)：
隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和農(nóng)產(chǎn)品供求關(guān)系的變化，我國馬鈴薯生產(chǎn)正逐步由口糧型向經(jīng)濟效益型轉(zhuǎn)變，已初步形成了比較完善的馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)鏈。在馬鈴薯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的馬鈴薯渣的主要成分是水、細(xì)胞碎片和殘余淀粉顆粒的副產(chǎn)物，一般生產(chǎn)1噸淀粉產(chǎn)生7噸薯渣；鮮薯渣的含水量高達80%，不易儲存和運輸，當(dāng)烘干后則因薯渣易成膠固狀態(tài)，脫水較為困難，且由于烘干能耗使得成本過高，通常作為廢棄物掩埋處理，但會導(dǎo)致土壤和地下水的污染。馬鈴薯淀粉生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水，容易腐敗發(fā)臭；由于缺乏科學(xué)有效的處理技術(shù)，將馬鈴薯生產(chǎn)過程中產(chǎn)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(yǎng)物質(zhì)流失，又造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，產(chǎn)生不良的社會影響。馬鈴薯淀粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣、廢水含有較多的營養(yǎng)物質(zhì)和大量的淀粉、纖維素等可利用物質(zhì)，如馬鈴薯渣干基中淀粉含量為37%，纖維素、半纖維素含量為30%，是微生物良好的培養(yǎng)基，廢渣里含有蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類等物質(zhì)，是可利用的資源，具有很高的開發(fā)價值。從國內(nèi)外相關(guān)資料可知，在國外，主要通過生物發(fā)酵的方法利用馬鈴薯渣生產(chǎn)工業(yè)酒精、酶制劑和菌體蛋白飼料等；還有一些資料是關(guān)于利用薯渣為原料通過發(fā)酵的方法生產(chǎn)蛋白飼料。目前，國內(nèi)很多馬鈴薯淀粉企業(yè)面臨著淀粉渣和廢水的處理問題，淀粉企業(yè)急于想找到既能夠在處理廢渣和廢水的同時，又能夠產(chǎn)生明顯經(jīng)濟效益的好方法。隨著日益強烈的環(huán)保呼聲和各項環(huán)保法規(guī)的建立健全，廢棄物的綜合利用勢在必行?，F(xiàn)國內(nèi)對馬鈴薯渣發(fā)酵生產(chǎn)飼料的研究較多，有多種制備方案，已公開的中國發(fā)明專利，申請?zhí)?03134357.0，名稱為《將馬鈴薯渣轉(zhuǎn)化為高蛋白飼料的方法》，該發(fā)明利用微生物對馬鈴薯渣進行處理，制備動物飼料的技術(shù)，對馬鈴薯渣添加少量尿素后進行兩次發(fā)酵，發(fā)酵后粗蛋白含量為23. 33%，但粗纖維含量仍較高為18. 67%。申請?zhí)?00510012227. 9，名稱為《利用馬鈴薯渣進行固態(tài)發(fā)酵制備蛋白飼料的方法》，該發(fā)明對馬鈴薯生產(chǎn)淀粉產(chǎn)生的廢渣經(jīng)壓榨脫水，不經(jīng)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(tài)發(fā)酵，發(fā)酵后粗蛋白含量為16. 15%。申請?zhí)?00810136830. 1，名稱為《可替代麩皮的馬鈴薯渣能量發(fā)酵飼料及其制備方法》，該發(fā)明以馬鈴薯渣為主要原料，添加多種輔料，經(jīng)酶解后進行固態(tài)發(fā)酵，雖發(fā)酵后粗蛋白含量得到提升，但酶解過程增加了生產(chǎn)成本，延長了發(fā)酵時間。申請?zhí)?00810064422. X，名稱為《馬鈴薯薯渣液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)細(xì)胞蛋白的工藝方法》，該發(fā)明利用馬鈴薯渣在液態(tài)條件下利用多種菌種作為混合菌群，進行液態(tài)發(fā)酵制得蛋白飼料。綜上所述，利用馬鈴薯渣生物發(fā)酵生產(chǎn)飼料在目前雖取得進展，但現(xiàn)有技術(shù)中仍存在以下不足之處①、大多技術(shù)對馬鈴薯加工企業(yè)生產(chǎn)后廢渣進行生物發(fā)酵生產(chǎn)飼料，但對馬鈴薯加工企業(yè)產(chǎn)生廢水未得到綜合利用；由于馬鈴薯淀粉生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水含有較多的營養(yǎng)物質(zhì)是良好的微生物培養(yǎng)基，直接排放造成資源浪費；淀粉生產(chǎn)時間主要為秋季，氣溫較高，產(chǎn)生的廢水容易腐敗發(fā)臭，極易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。②、馬鈴薯的鮮薯渣含水量極高，對馬鈴薯渣生物發(fā)酵生產(chǎn)飼料需進行脫水處理，但薯渣成膠團狀態(tài)，脫水或烘干時能耗較高，采用脫水處理會增加生產(chǎn)步驟，提高生產(chǎn)成本。③、固體發(fā)酵均采用傳統(tǒng)種曲接種， 傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵方式制備種曲占地面積大，制曲時間長，勞動強度高，不僅增加生產(chǎn)成本，不適合規(guī)?；a(chǎn)，而且還易染雜菌，產(chǎn)生風(fēng)險較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種綜合利用馬鈴薯加工后的廢水、廢渣制備菌體蛋白飼料的方法；該方法以馬鈴薯加工后廢水、廢渣和秸稈為原料，采用液體制種、固體發(fā)酵的方式，通過微生物轉(zhuǎn)化作用降解秸稈與廢渣中纖維素，提高飼料蛋白含量，發(fā)酵后制備顆粒型菌體蛋白飼料；所得的菌體蛋白飼料蛋白質(zhì)含量高，改善了飼料的適口性，既節(jié)約能源，又簡化生產(chǎn)工藝，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。為實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種利用馬鈴薯加工后的廢水、廢渣制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(yù)處理將農(nóng)作物秸稈去塵后鍘切為2 5cm碎塊，通過蒸汽爆破預(yù)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(zhuǎn)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(fā)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(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵菌種通過液體深層發(fā)酵制備，發(fā)酵溫度觀 30°C，培養(yǎng)時間沈 48h ；液體種子發(fā)酵培養(yǎng)基為馬鈴薯加工后的廢水中添加淀粉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(fā)酵制種將經(jīng)汽爆處理后的作物秸稈與馬鈴薯渣混合后，添加一定量麩皮、 玉米蛋白粉和硫酸銨作為固體培養(yǎng)基，配料比例為馬鈴薯渣42 M%，預(yù)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(yǎng)基蒸汽滅菌后進行接入固體發(fā)酵菌種，接種量為固體培養(yǎng)基干基重量的10 20%，發(fā)酵時固體培養(yǎng)基含水量為 65%，溫度為32 38°C，放置于隔斷式多層固體發(fā)酵床發(fā)酵48 72h ；
E、造粒、干燥、整粒將發(fā)酵后產(chǎn)物進行造粒、干燥、整粒制得顆粒型菌體蛋白飼料成品。所述制備方法的步驟A中農(nóng)作物秸稈為小麥秸稈、玉米秸稈、棉花秸稈。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點是
(1)、本發(fā)明所需的原料來源廣，價格低，容易形成生產(chǎn)規(guī)模，制得的菌體蛋白飼料蛋白含量較高，適口性明顯得到改善，富含益生菌及酶制劑；本發(fā)明不僅變廢為寶，節(jié)約飼料用糧，降低能源消耗，而且及時消除了廢棄物對環(huán)境的污染，給淀粉加工企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟效益。⑵、本發(fā)明采用發(fā)酵前對秸稈進行蒸汽爆破預(yù)處理的技術(shù)，蒸汽爆破技術(shù)是一種新型木質(zhì)纖維素預(yù)處理方法，用蒸汽將物料加熱到160 260°C，突然減至常壓；采用汽爆技術(shù)改變秸稈纖維原料超分子結(jié)構(gòu)，增加其可及度，為微生物對纖維素的高效轉(zhuǎn)化奠定基礎(chǔ)；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；蒸汽爆破后秸稈木質(zhì)素對纖維素的包裹作用被破壞，并造成纖維素分子間晶體結(jié)構(gòu)解體，有利于微生物對纖維素的轉(zhuǎn)化。⑶、本發(fā)明采用將汽爆處理后干燥秸稈加入馬鈴薯鮮薯渣，由于馬鈴薯鮮薯渣含水量極高，而薯渣成膠固狀態(tài)，脫水能耗又較高，而干燥秸稈恰好能吸收鮮渣水分，使固體發(fā)酵基水分含量滿足發(fā)酵需要，省去了薯渣脫水環(huán)節(jié)，簡化了生產(chǎn)工藝，降低了生產(chǎn)成本。⑷、本發(fā)明發(fā)酵菌種通過液體深層發(fā)酵獲得，不僅充分利用馬鈴薯加工企業(yè)產(chǎn)生廢水，而且制種占地面積小，生產(chǎn)效率高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步說明實施例1
1、將秸稈去塵后利用鍘草機將其鍘為2-5cm碎塊，使用數(shù)控立式連續(xù)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、將馬鈴薯加工后產(chǎn)生廢水IOOOKg添加20Kg淀粉，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(fā)酵培養(yǎng)基， 發(fā)酵溫度30°C培養(yǎng)2 為固體發(fā)酵菌種。3、將經(jīng)汽爆處理后的作物秸稈與馬鈴薯渣混合后，添加一定量麩皮、玉米蛋白粉和硫酸銨作為固體培養(yǎng)基，具體配料比例為馬鈴薯渣42 %，預(yù)處理秸稈40 %，玉米蛋白粉 8 %，麩皮6 %，硫酸銨4% ；固體培養(yǎng)基蒸汽滅菌后進行接入固體發(fā)酵菌種，接種量為固體培養(yǎng)基干基重量的10 %，發(fā)酵時固體培養(yǎng)基含水量為65 %，溫度為34°C，放置于隔斷式多層固體發(fā)酵床發(fā)酵48h。4、發(fā)酵后飼料通過造粒、干燥、整粒制得顆粒型菌體蛋白飼料；該飼料適口性好， 蛋白含量高，富含酶制劑和益生菌。發(fā)酵前后蛋白、纖維素等含量變化見下表
權(quán)利要求
1.一種利用馬鈴薯加工后的廢水、廢渣制備菌體蛋白飼料的方法，其特征在于該制備方法包括如下步驟A、秸稈預(yù)處理將農(nóng)作物秸稈去塵后鍘切為2 5cm碎塊，通過蒸汽爆破預(yù)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(zhuǎn)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(fā)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(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵菌種通過液體深層發(fā)酵制備，發(fā)酵溫度觀 30°C，培養(yǎng)時間沈 481!；液體種子發(fā)酵培養(yǎng)基為馬鈴薯加工后的廢水中添加淀粉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(fā)酵制種將經(jīng)汽爆處理后的作物秸稈與馬鈴薯渣混合后，添加一定量麩皮、玉米蛋白粉和硫酸銨作為固體培養(yǎng)基，配料比例為馬鈴薯渣42 M%，預(yù)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(yǎng)基蒸汽滅菌后進行接入固體發(fā)酵菌種，接種量為固體培養(yǎng)基干基重量的10 20%，發(fā)酵時固體培養(yǎng)基含水量為65%，溫度為32 38°C，放置于隔斷式多層固體發(fā)酵床發(fā)酵48 72h ；E、造粒、干燥、整粒將發(fā)酵后產(chǎn)物進行造粒、干燥、整粒制得顆粒型菌體蛋白飼料成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用馬鈴薯加工后的廢水、廢渣制備菌體蛋白飼料的方法， 其特征在于所述步驟A中農(nóng)作物秸稈為小麥秸稈、玉米秸稈、棉花秸稈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用馬鈴薯加工后的廢水、廢渣制備菌體蛋白飼料的方法；該方法以馬鈴薯加工企業(yè)廢水添加淀粉、玉米蛋白粉和硫酸銨為液體培養(yǎng)基深層發(fā)酵培養(yǎng)固體發(fā)酵菌種；在對秸稈進行蒸汽爆破預(yù)處理后與馬鈴薯渣混合并添加麩皮、玉米蛋白粉和硫酸銨作為培養(yǎng)基進行多菌種固體發(fā)酵，通過微生物轉(zhuǎn)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(fā)酵后產(chǎn)物制備顆粒型菌體蛋白飼料，制得的菌體蛋白飼料蛋白含量較高，適口性明顯得到改善，富含益生菌及酶制劑；本發(fā)明不僅變廢為寶，節(jié)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(yè)廢水、廢渣對環(huán)境的污染，給淀粉加工企業(yè)帶來一定的經(jīng)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(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者吉啟榮, 田映良, 袁明山, 郝軍元 申請人:甘肅圣大方舟馬鈴薯變性淀粉有限公司