本發(fā)明涉及固態(tài)發(fā)酵微生物接種處理技術(shù)，具體涉及一種高效固態(tài)發(fā)酵微生物接種計(jì)量的方法及裝置，屬于固態(tài)發(fā)酵設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

溫度對(duì)微生物的影響是廣泛的，改變溫度必然會(huì)影響微生物體內(nèi)所進(jìn)行的多種生物化學(xué)反應(yīng)。適宜的溫度能刺激生長，不適的溫度會(huì)改變微生物的形態(tài)、代謝等生化特性，甚至導(dǎo)致死亡。溫度對(duì)發(fā)酵有很大的影響。它會(huì)影響各種酶反應(yīng)的速率，改變菌體代謝產(chǎn)物的合成方向，影響微生物的代謝調(diào)控機(jī)制，進(jìn)而影響發(fā)酵的動(dòng)力學(xué)特性和產(chǎn)物的生物合成。

在固態(tài)發(fā)酵領(lǐng)域，對(duì)物料進(jìn)行微生物接種環(huán)節(jié)非常重要，微生物菌種的活化程度和物料的起始料溫對(duì)于固態(tài)發(fā)酵的初始發(fā)酵狀態(tài)影響比較大，比如在固態(tài)發(fā)酵飼料的生產(chǎn)中，進(jìn)行物料接種微生物菌種時(shí)，當(dāng)接種的微生物菌種活化程度足夠高且物料接種完后的料溫處在微生物菌種生長繁殖最適宜的溫度范圍內(nèi)，微生物能夠快速進(jìn)入生長繁殖狀態(tài)，整個(gè)固態(tài)發(fā)酵飼料過程不僅能夠縮短發(fā)酵周期，同時(shí)微生物能夠比較旺盛的分泌代謝豐富的酶類和其他有益代謝產(chǎn)物，物料在生長旺盛的微生物和豐富的酶類作用下，發(fā)酵酶解程度加深，最終得到的固態(tài)發(fā)酵飼料的產(chǎn)品品質(zhì)比較好。

但是，目前在實(shí)際的固態(tài)發(fā)酵飼料生產(chǎn)操作中，在對(duì)物料進(jìn)行微生物菌種接種前，將所需微生物菌種加入一個(gè)盛裝適宜溫度熱水的容器中活化制成微生物菌液，將活化好的微生物菌液加入到物料中進(jìn)行混合接種，此活化過程使用的熱水溫度不能過高，否則將殺滅加入熱水中的微生物菌種，當(dāng)把微生物菌液加入到自然物料中后，接種后物料的料溫比活化微生物菌液的溫度低很多，此時(shí)物料料溫已經(jīng)遠(yuǎn)低于微生物菌種的最適宜溫度了，這樣的狀態(tài)下，物料發(fā)酵啟動(dòng)速度比較慢，等物料中微生物生長代謝產(chǎn)生代謝熱將物料升溫至微生物最適宜的料溫需要較長的時(shí)間，大大影響固態(tài)發(fā)酵飼料的效率和效果。特別是在氣溫較低的秋冬季節(jié)進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)，采用如上微生物接種方式，不良影響尤為明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種高效固態(tài)發(fā)酵微生物接種計(jì)量的方法及裝置，使得接種后的物料料溫處于微生物的最適生長溫度，發(fā)酵周期縮短，發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量得到保障，計(jì)量精度高，接種計(jì)量精確，設(shè)備利用率更高，費(fèi)用低廉，同時(shí)在使用過程中更加清潔。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題的方案是：

提供一種高效固態(tài)發(fā)酵微生物接種計(jì)量的方法，包括如下步驟：

Ⅰ）先在水桶中加入發(fā)酵所需的微生物菌種，然后加入活化該微生物菌種最適宜溫度的熱水，將所需的微生物菌種活化制成濃度較高的微生物菌液；

Ⅱ）開啟控制器，將標(biāo)準(zhǔn)砝碼平均懸掛在掛碼支架上，對(duì)控制器所控制的壓力傳感器進(jìn)行掛碼標(biāo)定校準(zhǔn)，校準(zhǔn)完成后從掛碼支架上取下標(biāo)準(zhǔn)砝碼；

Ⅲ）將步驟Ⅰ）中制備好的微生物菌液從菌種罐的菌液進(jìn)口加入菌種罐中；

Ⅳ）根據(jù)物料混合接種后發(fā)酵物料所需的初始水分含量、初始物料溫度、接種后物料所含微生物菌種接種量、活化后微生物菌液的菌種濃度，以及每批次加入混合接種設(shè)備中待接種的恒定重量的物料重量數(shù)據(jù)，測算得到混合接種過程中每批次物料所需的熱水添加量和熱水溫度、菌液添加量，并在控制器中完成設(shè)定所需熱水的批次添加重量和微生物菌液批次添加重量；

Ⅴ）從熱水罐進(jìn)水管中加入步驟Ⅳ）中經(jīng)測算確定的所需水溫的熱水；

Ⅵ）將待接種的恒定重量的一批次物料加入處于運(yùn)行狀態(tài)的混合接種設(shè)備中，然后操作控制器控制熱水罐底部出水電磁閥打開，熱水加入到混合接種設(shè)備內(nèi)的物料中，壓力傳感器實(shí)時(shí)測量加入混合接種設(shè)備中熱水的重量，當(dāng)熱水罐排出的熱水重量達(dá)到控制器中設(shè)定的熱水批次添加重量時(shí)，出水電磁閥受控制器控制而關(guān)閉；

Ⅶ）待物料和熱水混合一定時(shí)間后達(dá)到混合均勻狀態(tài)，操作控制器控制菌種罐下部菌液排出電磁閥打開，微生物菌液從菌液排出管排入到混合接種設(shè)備內(nèi)的物料中，壓力傳感器實(shí)時(shí)測量排出的微生物菌液重量，當(dāng)排出的微生物菌液重量達(dá)到控制器中設(shè)定的微生物菌液批次添加重量時(shí)，菌液排出電磁閥受控制器控制而關(guān)閉；

Ⅷ）待混合接種設(shè)備內(nèi)物料混合一定時(shí)間達(dá)到混合均勻狀態(tài)后，從混合接種設(shè)備中排出已經(jīng)接種完成的物料。

重復(fù)以上步驟Ⅵ）至步驟Ⅷ），循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，繼續(xù)完成后續(xù)各批次物料的微生物接種操作。

以上所述方法基于下述裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置包括熱水罐、菌種罐、壓力傳感器、支撐架、控制器，所述熱水罐頂面安裝進(jìn)水管和熱水罐通氣管，熱水罐罐體部分從上到下設(shè)置支撐座、掛碼支架、熱水罐固定片，熱水罐底部設(shè)置出水管且該出水管上安裝出水電磁閥，所述菌種罐頂面設(shè)置菌液進(jìn)口、菌種罐通氣管和菌種罐固定片，菌種罐罐體外部包裹保溫層，菌種罐底部設(shè)置菌液排出管且該菌液排出管上安裝菌液排出電磁閥，所述壓力傳感器、出水電磁閥和菌液排出電磁閥均與控制器連接，所述熱水罐罐體上的支撐座和支撐架之間連接有壓力傳感器，所述熱水罐固定片與菌種罐固定片連接固定；所述熱水罐頂面安裝的熱水罐通氣管為出氣口朝下的半圓形管道，所述菌種罐頂面設(shè)置的菌種罐通氣管為出氣口朝下的半圓形管道；所述熱水罐罐體上的支撐座對(duì)稱布置在熱水罐罐體上；所述熱水罐罐體上的掛碼支架對(duì)稱布置在熱水罐罐體上；所述熱水罐罐體上的熱水罐固定片對(duì)稱布置在熱水罐罐體上，且所述菌種罐上的菌種罐固定片對(duì)稱布置在菌種罐上；所述熱水罐頂面安裝的進(jìn)水管和熱水罐通氣管對(duì)稱設(shè)置在經(jīng)過熱水罐頂面中心直徑的兩端，所述菌種罐頂面設(shè)置的菌液進(jìn)口和菌種罐通氣管對(duì)稱安裝在經(jīng)過菌液罐頂面中心直徑的兩端，且熱水罐頂面安裝的熱水罐通氣管和菌種罐頂面設(shè)置的菌種罐通氣管對(duì)稱處于熱水罐垂直中軸線的兩側(cè)。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）物料微生物接種用的熱水和微生物菌液分步添加到物料中，接種用的熱水溫度可以高于微生物活化時(shí)菌液的溫度，物料與熱水混合均勻后的料溫比熱水溫度低，通過調(diào)整控制加入熱水罐中熱水的溫度，可以達(dá)到物料加入熱水且混合均勻后，濕物料的料溫處于微生物菌種的最適生長繁殖溫度。當(dāng)微生物菌種接入此具有最適生長繁殖溫度的物料后，可以快速生長繁殖代謝，物料發(fā)酵周期縮短，發(fā)酵效率更高，發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量得到保障。另一方面，菌種活化過程只需要若干個(gè)簡單的小容器，節(jié)約了菌種活化容器的大量投入和生產(chǎn)操作空間。

（2）采用菌種罐嵌套安裝在熱水罐外圍的方式，一方面熱水罐與菌種罐嵌套部分對(duì)熱水罐和菌種罐起到一定的相互保溫作用，同時(shí)，菌種罐罐體外部包裹保溫層對(duì)菌種罐起到很好的保溫作用，菌種罐中菌液的溫度在接種過程中可以長時(shí)間保持在菌種最適溫度范圍內(nèi)。另一方面，這樣的嵌套安裝方式可以使熱水罐和菌液罐共用一套稱重計(jì)量系統(tǒng)，設(shè)備利用率更高，費(fèi)用低廉。

（3）采用電子稱重和電磁閥控制熱水和菌液添加量的方式，物料接種過程加入的熱水量和菌液量更加準(zhǔn)確。

（4）本發(fā)明設(shè)置掛碼支架方便使用前對(duì)稱重系統(tǒng)進(jìn)行掛碼標(biāo)定校準(zhǔn)，有助于本發(fā)明的正常精確使用，同時(shí)，本發(fā)明的主要構(gòu)成部件對(duì)稱分布在熱水罐的垂直中軸線的周圍，有助于本發(fā)明稱重部分的重心與壓力傳感器保持穩(wěn)定平衡狀態(tài)，進(jìn)一步保障稱重過程的精度。

（5）由于熱水罐頂面安裝的熱水罐通氣管為出氣口朝下的半圓形管道，熱水可以很順暢的從熱水罐中排出，同時(shí)也不會(huì)造成生產(chǎn)操作區(qū)域內(nèi)雜物或粉塵從熱水罐通氣管中落入熱水罐,由于菌種罐頂面設(shè)置的菌種罐通氣管為出氣口朝下的半圓形管道，菌液可以很順暢的從菌液罐中排出的同時(shí)，也不會(huì)造成生產(chǎn)操作區(qū)域內(nèi)雜物或粉塵從菌液罐通氣管中落入菌種罐。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種高效固態(tài)發(fā)酵微生物接種計(jì)量的裝置的示意圖。

圖2是本發(fā)明的立體示意圖。

圖3是本發(fā)明的俯視圖。

圖4是圖1的M局部放大圖。

圖5是圖2的N局部放大圖。

圖6是熱水罐與菌種罐裝配后的正視圖。

圖7是熱水罐與菌種罐裝配后的俯視圖。

圖8是熱水罐與菌種罐裝配后的立體示意圖。

圖9是熱水罐的正視圖。

圖10是熱水罐的左視圖。

圖11是熱水罐的右視圖。

圖12是熱水罐的俯視圖。

圖13是圖9的A-A剖視圖。

圖14是熱水罐的立體示意圖。

圖15是菌種罐的正視圖。

圖16是菌種罐的左視圖。

圖17是菌種罐的右視圖。

圖18是菌種罐的俯視圖。

圖19是圖16的B-B剖視圖。

圖20是菌種罐的立體示意圖。

圖中標(biāo)記說明：1-熱水罐；2-進(jìn)水管；3-熱水罐通氣管；4-支撐座；5-掛碼支架；6-熱水罐固定片；7-出水管；8-出水電磁閥；9-菌種罐；10-菌液進(jìn)口；11-菌種罐通氣管；12-菌種罐固定片；13-菌液排出管；14-菌液排出電磁閥；15-保溫層；16-壓力傳感器；17-支撐架；18-控制器。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1～圖20所示，一種高效固態(tài)發(fā)酵微生物接種計(jì)量的方法，包括如下步驟：

Ⅰ）先在水桶中加入發(fā)酵所需的微生物菌種，然后加入活化該微生物菌種最適宜溫度的熱水，將所需的微生物菌種活化制成濃度較高的微生物菌液；

Ⅱ）開啟控制器18，將標(biāo)準(zhǔn)砝碼平均懸掛在掛碼支架5上，對(duì)控制器18所控制的壓力傳感器16進(jìn)行掛碼標(biāo)定校準(zhǔn)，校準(zhǔn)完成后從掛碼支架5上取下標(biāo)準(zhǔn)砝碼；

Ⅲ）將步驟Ⅰ）中制備好的微生物菌液從菌種罐9的菌液進(jìn)口10加入菌種罐9中；

Ⅳ）根據(jù)物料混合接種后發(fā)酵物料所需的初始水分含量、初始物料溫度、接種后物料所含微生物菌種接種量、活化后微生物菌液的菌種濃度，以及每批次加入混合接種設(shè)備中待接種的恒定重量的物料重量數(shù)據(jù)，測算得到混合接種過程中每批次物料所需的熱水添加量和熱水溫度、菌液添加量，并在控制器18中完成設(shè)定所需熱水的批次添加重量和微生物菌液批次添加重量；

Ⅴ）從熱水罐1進(jìn)水管2中加入步驟Ⅳ）中經(jīng)測算確定的所需水溫的熱水；

Ⅵ）將待接種的恒定重量的一批次物料加入處于運(yùn)行狀態(tài)的混合接種設(shè)備中，然后操作控制器18控制熱水罐1底部出水電磁閥8打開，熱水加入到混合接種設(shè)備內(nèi)的物料中，壓力傳感器16實(shí)時(shí)測量加入混合接種設(shè)備中熱水的重量，當(dāng)熱水罐1排出的熱水重量達(dá)到控制器18中設(shè)定的熱水批次添加重量時(shí)，出水電磁閥8受控制器18控制而關(guān)閉；

Ⅶ）待物料和熱水混合一定時(shí)間后達(dá)到混合均勻狀態(tài)，操作控制器18控制菌種罐9下部菌液排出電磁閥14打開，微生物菌液從菌液排出管13排入到混合接種設(shè)備內(nèi)的物料中，壓力傳感器16實(shí)時(shí)測量排出的微生物菌液重量，當(dāng)排出的微生物菌液重量達(dá)到控制器18中設(shè)定的微生物菌液批次添加重量時(shí)，菌液排出電磁閥14受控制器18控制而關(guān)閉；

Ⅷ）待混合接種設(shè)備內(nèi)物料混合一定時(shí)間達(dá)到混合均勻狀態(tài)后，從混合接種設(shè)備中排出已經(jīng)接種完成的物料；

重復(fù)以上步驟Ⅵ）至步驟Ⅷ），循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，繼續(xù)完成后續(xù)各批次物料的微生物接種操作。

以上所述方法基于下述裝置實(shí)現(xiàn)，如圖 1 ～圖20所示，該裝置包括熱水罐1、菌種罐9、壓力傳感器16、支撐架17、控制器18，所述熱水罐1頂面安裝進(jìn)水管2和熱水罐通氣管3，所述熱水罐1頂面安裝的熱水罐通氣管3為出氣口朝下的半圓形管道，熱水罐1罐體部分從上到下設(shè)置支撐座4、掛碼支架5、熱水罐固定片6，所述熱水罐1罐體上的支撐座4對(duì)稱布置在熱水罐1罐體上，所述熱水罐1罐體上的掛碼支架5對(duì)稱布置在熱水罐1罐體上，熱水罐1底部設(shè)置出水管7且該出水管7上安裝出水電磁閥8，所述菌種罐9頂面設(shè)置菌液進(jìn)口10、菌種罐通氣管11和菌種罐固定片12，所述菌種罐9頂面設(shè)置的菌種罐通氣管11為出氣口朝下的半圓形管道，所述熱水罐1罐體上的熱水罐固定片6對(duì)稱布置在熱水罐1罐體上，且所述菌種罐9上的菌種罐固定片12對(duì)稱布置在菌種罐9上，所述熱水罐1頂面安裝的進(jìn)水管2和熱水罐通氣管3對(duì)稱設(shè)置在經(jīng)過熱水罐1頂面中心直徑的兩端，所述菌種罐9頂面設(shè)置的菌液進(jìn)口10和菌種罐通氣管11對(duì)稱安裝在經(jīng)過菌液罐9頂面中心直徑的兩端，且熱水罐1頂面安裝的熱水罐通氣管3和菌種罐9頂面設(shè)置的菌種罐通氣管11對(duì)稱處于熱水罐1垂直中軸線的兩側(cè)，菌種罐9罐體外部包裹保溫層15，菌種罐9底部設(shè)置菌液排出管13且該菌液排出管13上安裝菌液排出電磁閥14，所述壓力傳感器16、出水電磁閥8和菌液排出電磁閥14均與控制器18連接，所述熱水罐1罐體上的支撐座4和支撐架17之間連接有壓力傳感器16，所述熱水罐固定片6與菌種罐固定片12連接固定。

實(shí)施例1：在秋冬季節(jié)進(jìn)行豆粕接種植物乳桿菌固態(tài)發(fā)酵

Ⅰ）先在水桶中加入發(fā)酵所需的植物乳桿菌，然后向水桶中加入30℃～35℃的熱水，將所需的植物乳桿菌活化制成濃度較高的微生物菌液；

Ⅱ）開啟控制器18，將標(biāo)準(zhǔn)砝碼平均懸掛在掛碼支架5上，對(duì)控制器18所控制的壓力傳感器16進(jìn)行掛碼標(biāo)定校準(zhǔn)，校準(zhǔn)完成后從掛碼支架5上取下標(biāo)準(zhǔn)砝碼；

Ⅲ）將步驟Ⅰ）中制備好的植物乳桿菌微生物菌液從菌種罐9的菌液進(jìn)口10加入菌種罐9中；

Ⅳ）根據(jù)豆粕混合接種后發(fā)酵豆粕所需的初始水分含量40%、初始物料溫度30℃～35℃、接種后物料所含微生物菌種接種量（7.0～8.0）×10⁶cfu/g物料、活化后植物乳桿菌菌液的菌種濃度（1.2～1.4）×10⁸ cfu /ml，以及每批次加入混合接種設(shè)備中待接種的豆粕300公斤，測算得到混合接種過程中每批次物料所需的熱水添加量120公斤和熱水溫度55℃～57℃、菌液添加量25公斤，并在控制器18中完成設(shè)定所需熱水的批次添加重量120公斤和微生物菌液批次添加重量25公斤；

Ⅴ）從熱水罐1進(jìn)水管2中加入步驟Ⅳ）中經(jīng)測算確定的所需55℃～57℃的熱水；

Ⅵ）將待接種的300公斤豆粕加入處于運(yùn)行狀態(tài)的混合接種設(shè)備中，然后操作控制器18控制熱水罐1底部出水電磁閥8打開，熱水加入到混合接種設(shè)備內(nèi)的物料中，壓力傳感器16實(shí)時(shí)測量加入混合接種設(shè)備中熱水的重量，當(dāng)熱水罐1排出的熱水重量達(dá)到控制器18中設(shè)定的熱水批次添加重量120公斤時(shí)，出水電磁閥8受控制器18控制而關(guān)閉；

Ⅶ）待物料和熱水混合一定時(shí)間后達(dá)到混合均勻狀態(tài)，操作控制器18控制菌種罐9下部菌液排出電磁閥14打開，微生物菌液從菌液排出管13排入到混合接種設(shè)備內(nèi)的物料中，壓力傳感器16實(shí)時(shí)測量排出的微生物菌液重量，當(dāng)排出的微生物菌液重量達(dá)到控制器18中設(shè)定的微生物菌液批次添加重量25公斤時(shí)，菌液排出電磁閥14受控制器18控制而關(guān)閉；

Ⅷ）待混合接種設(shè)備內(nèi)物料混合一定時(shí)間達(dá)到混合均勻狀態(tài)后，從混合接種設(shè)備中排出已經(jīng)接種完成的物料；

重復(fù)以上步驟Ⅵ）至步驟Ⅷ），循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，繼續(xù)完成后續(xù)各批次物料的微生物接種操作。

由于豆粕原料的溫度比較低，若物料接種過程中不單獨(dú)加入熱水，而直接采用活化后的微生物菌液，由于微生物菌液的溫度處于微生物的最適溫度范圍內(nèi)，當(dāng)微生物菌液與豆粕原料混合后，濕物料的料溫將遠(yuǎn)低于微生物菌種的最適溫度范圍。

當(dāng)向豆粕原料單獨(dú)加入熱水，再加入活化后的微生物菌液接種時(shí)，可以先向物料中加入遠(yuǎn)高于微生物最適溫度30℃～35℃的55℃～57℃熱水，豆粕原料與熱水混合均勻后，濕物料的溫度為30℃～35℃，正好處于微生物菌種的最適溫度30℃～35℃范圍內(nèi)，由于活化后的微生物菌液的溫度為30℃～35℃，濕物料再加入微生物菌液后，料溫依然處于微生物菌種的最適溫度范圍內(nèi)。當(dāng)微生物菌種接入此具有最適生長溫度的物料后，微生物在物料上能夠快速進(jìn)入生長繁殖狀態(tài)，整個(gè)固態(tài)發(fā)酵豆粕過程不僅能夠縮短發(fā)酵周期，同時(shí)微生物能夠比較旺盛的分泌代謝豐富的酶類和其他有益代謝產(chǎn)物，豆粕原料在生長旺盛的微生物和豐富的酶類作用下，發(fā)酵酶解程度加深，最終得到的固態(tài)發(fā)酵飼料的產(chǎn)品品質(zhì)比較好，發(fā)酵效率更高，發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量得到保障。