本發(fā)明屬于動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵的反應(yīng)裝置，可用來(lái)評(píng)價(jià)瘤胃發(fā)酵的效果。

背景技術(shù)：

反芻，是指在進(jìn)食一段時(shí)間后將胃中半消化的食物再次返回嘴中咀嚼并返回胃中的現(xiàn)象，反芻對(duì)于一些食草動(dòng)物具有重要的意義。瘤胃，是反芻動(dòng)物的第一胃，是一個(gè)天然的降解纖維物質(zhì)的發(fā)酵罐，對(duì)反芻現(xiàn)象的研究有利于深刻了解反芻動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)學(xué)特性。

目前，一般有三種方法研究瘤胃發(fā)酵，第一種是活體研究，即在選定的動(dòng)物胃部手術(shù)鉆孔，將飼料放入其中，定期取樣分析；第二種是將新鮮瘤胃取出并放入一個(gè)容器內(nèi)，往瘤胃內(nèi)放入飼料，研究飼料的消化特性；第三種是模擬實(shí)驗(yàn)，將人工唾液、各類微生物等和飼料混合，在一個(gè)發(fā)酵罐內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)。其中，第一種方法最具真實(shí)性，研究數(shù)據(jù)也可靠，但是成本最高，且操作難度較大；第二種方法比較可靠，但是新鮮瘤胃的使用周期較短，對(duì)平行樣要求比較多；第三種方法操作相對(duì)簡(jiǎn)便，適用于大批量模擬研究。但是，目前用于模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵的反應(yīng)裝置很少見(jiàn)，個(gè)別已有的裝置存在攪拌不能真實(shí)模擬瘤胃蠕動(dòng)情況、不能同時(shí)做到氣密性好等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有瘤胃發(fā)酵的攪拌不能真實(shí)模擬瘤胃蠕動(dòng)情況、不能同時(shí)做到氣密性好的問(wèn)題。

為此，本發(fā)明提供了一種用于模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵的反應(yīng)裝置，包括發(fā)酵罐體，所述發(fā)酵罐體的頂部設(shè)有瓶塞，所述瓶塞上穿過(guò)瓶塞設(shè)置有固體進(jìn)料管、液體進(jìn)料管、旋轉(zhuǎn)軸和出氣管，所述旋轉(zhuǎn)軸一端連接電機(jī)，另一端伸入發(fā)酵罐體內(nèi)部且其端部連接下部槳葉，伸入發(fā)酵罐體內(nèi)部的所述旋轉(zhuǎn)軸的上部連接有上部槳葉，所述發(fā)酵罐體的底部設(shè)有進(jìn)氣管，所述發(fā)酵罐體的上部設(shè)有出液管。

進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)軸與瓶塞之間設(shè)置有密封件。

進(jìn)一步的，所述密封件包括外環(huán)和內(nèi)環(huán)，所述內(nèi)環(huán)內(nèi)側(cè)壁沿周向設(shè)有密封凹槽，所述密封凹槽內(nèi)盛有密封油脂。

進(jìn)一步的，所述固體進(jìn)料管、液體進(jìn)料管、出氣管、進(jìn)氣管與瓶塞之間均通過(guò)密封膠密封。

進(jìn)一步的，所述發(fā)酵罐體內(nèi)部設(shè)置有網(wǎng)兜。

進(jìn)一步的，所述出液管上設(shè)置有網(wǎng)篩。

進(jìn)一步的，所述上部槳葉與發(fā)酵罐體底部平行設(shè)置，下部槳葉與發(fā)酵罐體底部呈45°角設(shè)置，且下部槳葉與發(fā)酵罐體底部接近。

進(jìn)一步的，該用于模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵的反應(yīng)裝置還包括恒溫水槽，所述發(fā)酵罐體置于所述恒溫水槽內(nèi)。

進(jìn)一步的，該用于模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵的反應(yīng)裝置還包括氣體流量計(jì)和氣體分析儀，所述出氣管依次連接氣體流量計(jì)和氣體分析儀。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明提供的這種用于模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵的反應(yīng)裝置采用機(jī)械攪拌方式，真實(shí)模擬了瘤胃蠕動(dòng)情況，同時(shí)可以自動(dòng)補(bǔ)料和出料，便于分析固體樣和液體樣。

(2)本發(fā)明提供的這種用于模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵的反應(yīng)裝置的氣密性良好，可以有效分析發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的氣體。

(3)本發(fā)明提供的這種用于模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵的反應(yīng)裝置操作簡(jiǎn)單，使用方便，反應(yīng)裝置模塊化設(shè)計(jì)，易于更換部件。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明用于模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵的反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中密封件的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、發(fā)酵罐體；2、網(wǎng)兜；3、出液管；4、網(wǎng)篩；5、瓶塞；6、氣體分析儀；7、氣體流量計(jì)；8、出氣管；9、電機(jī)；10、旋轉(zhuǎn)軸；11、密封件；12、液體進(jìn)料管；13、固體進(jìn)料管；14、進(jìn)氣管；15、上部槳葉；16、下部槳葉；17、恒溫水槽；18、外環(huán)；19、內(nèi)環(huán)、20、密封凹槽。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種用于模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵的反應(yīng)裝置，包括發(fā)酵罐體1，所述發(fā)酵罐體1的頂部設(shè)有瓶塞5，所述瓶塞5上穿過(guò)瓶塞5設(shè)置有固體進(jìn)料管13、液體進(jìn)料管12、旋轉(zhuǎn)軸10和出氣管8，所述旋轉(zhuǎn)軸10一端連接電機(jī)9，另一端伸入發(fā)酵罐體1內(nèi)部且其端部連接下部槳葉16，伸入發(fā)酵罐體1內(nèi)部的所述旋轉(zhuǎn)軸10的上部連接有上部槳葉15，所述發(fā)酵罐體1的底部設(shè)有進(jìn)氣管14，所述發(fā)酵罐體1的上部設(shè)有出液管3。其中，瓶塞5由具有彈性的橡膠加工而成，通過(guò)自身形變可起到密封作用。

模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，先將待發(fā)酵的固體物料和微生物菌種混合配好放入發(fā)酵罐體1內(nèi)，再將連接電機(jī)9的旋轉(zhuǎn)軸10插入到瓶塞5的中心孔中，然后將上部槳片15和下部槳片16依次通過(guò)螺絲固定在旋轉(zhuǎn)軸10上，最后將瓶塞5扣入發(fā)酵罐體1的瓶口。優(yōu)選的，在瓶塞5上設(shè)有O型圈，在瓶塞5扣入發(fā)酵罐體1時(shí)O型圈受擠壓產(chǎn)生形變從而起到密封作用。

模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵實(shí)驗(yàn)時(shí)，往進(jìn)氣管14內(nèi)通入無(wú)氧氣體比如氮?dú)饣蚨趸?，將發(fā)酵罐體1內(nèi)的氧氣從出氣管8趕出，然后關(guān)閉進(jìn)氣管14和出氣管8，構(gòu)建厭氧發(fā)酵環(huán)境；開(kāi)啟電機(jī)1，設(shè)置相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸10的轉(zhuǎn)速如1～20rpm，模擬瘤胃蠕動(dòng)情況，電機(jī)1帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸10轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸10再帶動(dòng)上部槳片15和下部槳片16轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)反應(yīng)物料起到均勻攪拌的作用。優(yōu)選的，所述上部槳葉15與發(fā)酵罐體1底部平行設(shè)置，有利于攪動(dòng)發(fā)酵罐體1的上部空間并對(duì)發(fā)酵可能產(chǎn)生的泡沫起到剪切消除作用，防止泡沫堵塞出氣管8；所述下部槳葉16與發(fā)酵罐體1底部呈45°角設(shè)置，且下部槳葉16與發(fā)酵罐體1底部接近，可以很容易的攪動(dòng)發(fā)酵罐體1底部的反應(yīng)物料，防止反應(yīng)物料沉積。

而為了更真實(shí)的模擬瘤胃發(fā)酵情況，可以將發(fā)酵罐體1置于恒溫水槽17中，通過(guò)恒溫水槽17設(shè)置瘤胃發(fā)酵所需溫度如39℃。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以往固體進(jìn)料管13加入固體物料，也可從液體進(jìn)料管12加入液體物料，可以從出液管3取液體樣，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)料和出料，便于分析固體樣和液體樣。

另外，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，從出液管3取出的液體樣可做進(jìn)一步分析，將出氣管8與氣體流量計(jì)7和氣體分析儀6依次連接，可以測(cè)試實(shí)驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)氣量及氣體組成成分；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，可以收集發(fā)酵罐體1內(nèi)剩余固體樣進(jìn)行分析。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，依次關(guān)閉恒溫水槽17開(kāi)關(guān)和電機(jī)9，拔開(kāi)瓶塞5，拆開(kāi)旋轉(zhuǎn)軸10上的上部槳片15和下部槳片16，分別進(jìn)行清洗，備用。

優(yōu)選的實(shí)施方式，為了進(jìn)一步提高本發(fā)明反應(yīng)裝置的密封性，所述旋轉(zhuǎn)軸10與瓶塞5之間設(shè)置有密封件11，該密封件11的結(jié)構(gòu)如圖2所示，所述密封件11包括外環(huán)18和內(nèi)環(huán)19，所述內(nèi)環(huán)19內(nèi)側(cè)壁沿周向設(shè)有密封凹槽20，所述密封凹槽20內(nèi)盛有密封油脂。密封件11扣入瓶塞5的中心開(kāi)孔處，密封件11的外環(huán)18與瓶塞5的中心開(kāi)孔內(nèi)壁緊密貼合，通過(guò)瓶塞5受力產(chǎn)生形變起到密封作用；再將旋轉(zhuǎn)軸10插入密封件11的內(nèi)環(huán)19內(nèi)，往密封件11的內(nèi)環(huán)19的密封凹槽20內(nèi)加入密封油脂，填充旋轉(zhuǎn)軸10與密封件11的內(nèi)環(huán)19之間的縫隙，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸10轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，密封油脂會(huì)形成液膜填充在旋轉(zhuǎn)軸10與密封件11的內(nèi)環(huán)19的縫隙之間起到密封作用，同時(shí)起到潤(rùn)滑作用。同時(shí)，將所述固體進(jìn)料管13、液體進(jìn)料管12、出氣管8、進(jìn)氣管14與瓶塞5之間均通過(guò)密封膠密封。

另外，為了便于反應(yīng)結(jié)束后，可以很容易地取出反應(yīng)殘余的固體物料進(jìn)行后續(xù)的稱重分析，所述發(fā)酵罐體1內(nèi)部設(shè)置有網(wǎng)兜2，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，將待發(fā)酵的固體物料和微生物菌種放入該網(wǎng)兜2中進(jìn)行發(fā)酵反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后直接將網(wǎng)兜2取出收集剩余固體樣進(jìn)行分析。而為了避免發(fā)酵罐體1內(nèi)固體殘?jiān)S液體樣從出液管3流出，堵塞出液管3或影響液體樣分析結(jié)果，所述出液管3上設(shè)置有網(wǎng)篩4，通過(guò)網(wǎng)篩4過(guò)濾液體樣中固體殘?jiān)?/p>

采用本發(fā)明的用于模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵的反應(yīng)裝置與活體瘤胃發(fā)酵進(jìn)行對(duì)比，其中，本發(fā)明用于模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵的反應(yīng)裝置中設(shè)置反應(yīng)溫度39℃，電機(jī)1攪拌速度5 rpm，發(fā)酵罐體內(nèi)厭氧狀態(tài)良好，氣密性很好。結(jié)果表明，測(cè)得發(fā)酵罐體內(nèi)液體樣pH值6.9，氨態(tài)氮含量12 （mg/100 mL），細(xì)菌數(shù)量30*10⁹ 個(gè)/mL，原蟲(chóng)數(shù)量15*10³個(gè)/mL，總揮發(fā)性酸90 mmol，乙酸、丙酸、丁酸和戊酸比例分別為63%、20%、8%和2%，有機(jī)物質(zhì)消化率57%。與活體瘤胃發(fā)酵實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，基本符合，證明此裝置適用于模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵反應(yīng)。

綜上所述，本發(fā)明提供的這種用于模擬動(dòng)物瘤胃發(fā)酵的反應(yīng)裝置采用機(jī)械攪拌方式，真實(shí)模擬了瘤胃蠕動(dòng)情況，可以自動(dòng)補(bǔ)料和出料，便于分析固體樣和液體樣，同時(shí)氣密性良好，可以有效分析發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的氣體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，易于維護(hù)和更換部件。

以上例舉僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。