利用蒸汽爆破制備高糖飼料原料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物飼料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用蒸汽爆破制備高糖飼料原料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]研宄表明，乳仔豬需要大量的乳糖或葡萄糖，由于一般飼料含糖量較低達(dá)不到需求，只能在飼料中添加乳清粉或葡萄糖來(lái)滿足仔豬生長(zhǎng)需要，其需求量大且成本較高，所以尋求一種新的高糖飼料原料，有利于降低養(yǎng)殖成本，促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展。
[0003]目前飼料行業(yè)在制作乳仔豬飼料時(shí)對(duì)谷物類(lèi)淀粉質(zhì)原料如小麥、大米、玉米和高粱的使用，是將原料先進(jìn)行擠壓膨化后再加入到飼料中。雖然谷物類(lèi)淀粉質(zhì)原料經(jīng)過(guò)膨化后，使淀粉糊化，淀粉晶體結(jié)構(gòu)被破壞，在動(dòng)物小腸內(nèi)能迅速吸水膨脹，這樣增加了腸道內(nèi)淀粉酶的作用面積和穿透能力，同時(shí)使得淀粉的水解速度和消化程度有較大提高；提高了α -淀粉酶的敏感度，有利于提高淀粉的消化率。但由于該工藝條件限制，經(jīng)處理后的淀粉質(zhì)原料只是被糊化，葡萄糖的含量在5%以下。因此，當(dāng)使用該類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)乳仔豬飼料時(shí)，仍需要添加大量的乳清粉或葡萄糖，以彌補(bǔ)糖的不足，添加量通常在5°/『15% ;同時(shí)，如何提高原料中所含的7%?14%的蛋白質(zhì)的消化吸收率，也是需要解決的重要問(wèn)題。
[0004]蒸汽爆破預(yù)處理是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種最有前景的原料預(yù)處理技術(shù)，也是相對(duì)于膨化更高效的一種技術(shù)。其原理是通過(guò)爆破裝置，利用飽和水蒸氣將原料加熱至一定的壓力，使蒸汽在壓力作用下滲入物料組織結(jié)構(gòu)內(nèi)部，形成強(qiáng)大的壓縮氣體能并在短時(shí)間內(nèi)爆破釋放，從而從分子水平打破物料大分子晶格結(jié)構(gòu)，對(duì)物料的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成具有很強(qiáng)的重構(gòu)作用，便于后續(xù)處理及應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)研宄者已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注蒸汽爆破技術(shù)，并申請(qǐng)了一系列的專(zhuān)利，主要涉及乙醇生產(chǎn)、制漿工藝和纖維質(zhì)原料處理等領(lǐng)域，而利用蒸汽爆破技術(shù)處理谷物原料的研宄較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種利用蒸汽爆破制備高糖飼料原料的方法，目的在于提高谷物淀粉類(lèi)原料含糖量的同時(shí)，也提高原料中蛋白質(zhì)的消化率。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案:
本發(fā)明所述的利用蒸汽爆破制備高糖飼料原料的方法包含下述步驟:
第一步，將谷物類(lèi)淀粉質(zhì)原料裝入汽爆機(jī)，密封，通入160?215°C的飽和蒸汽，待氣爆機(jī)爆缸內(nèi)壓力達(dá)到0.5?1.0 MPa后維持0.5?lOmin，然后在0.00875s內(nèi)打開(kāi)所述汽爆機(jī)的氣動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行爆破；
第二步，收集爆破后物料，控制溫度為50?60°C，按重量比加入20?30%的麩皮，調(diào)整含水量為40?60%，同時(shí)用0&(0!1)2調(diào)整pH為5.5?7.0，再加入中溫淀粉酶和糖化酶進(jìn)行糖化處理；
第三步，用Ca (OH) 2調(diào)整pH為6.5?7.5或9.0?11.0，加入中性蛋白酶或堿性蛋白酶進(jìn)行酶解處理；
第四步，干燥、粉碎，得到高糖飼料原料。
[0007]所述谷物類(lèi)淀粉質(zhì)原料為玉米、高粱、大米和小麥中的一種或兩種以上混合物；裝入汽爆機(jī)的所述谷物類(lèi)淀粉質(zhì)原料含水量為10?15%。
[0008]所述第二步中中溫淀粉酶的加入量為50?80U/g，糖化酶的加入量為210?250U/g，糖化時(shí)間為8?12 h?
[0009]所述第三步中的中性蛋白酶或堿性蛋白酶的加入量為25?80 U/g，酶解時(shí)間為I ?3h0
[0010]所述中性蛋白酶為枯草芽孢桿菌蛋白酶，所述堿性蛋白酶為地衣芽孢桿菌蛋白酶。
[0011]本發(fā)明由于采取了固態(tài)酶解的方法，因此干燥成本低，降低了原料的生產(chǎn)成本，從而使乳仔豬飼料的生產(chǎn)成本降低。
[0012]本發(fā)明綜合考慮生物和物理學(xué)處理方法，對(duì)玉米、小麥、大米和高粱等谷物類(lèi)淀粉原料先進(jìn)行低壓爆破預(yù)處理再進(jìn)行糖化與酶解，得到經(jīng)濟(jì)有效的高糖飼料原料，經(jīng)測(cè)試，該飼料原料含糖量接近43%，尤其適合在仔豬飼料中使用，為養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展提供了一種更經(jīng)濟(jì)有效的高糖飼料原料生產(chǎn)方法。
[0013]蒸汽爆破過(guò)程中，熱蒸汽進(jìn)入谷物原料中，并滲入谷物原料內(nèi)部的空隙，在水蒸汽和熱的聯(lián)合作用下發(fā)生類(lèi)酸性降解以及熱降解，使低分子物質(zhì)溶出，物料聚合度下降，這能夠大大縮短后續(xù)處理時(shí)間。同時(shí)，壓力和高溫的條件會(huì)加快谷物原料內(nèi)部氫鍵的破壞，使其游離出新的羥基，這有利于水分子進(jìn)入谷物原料的片層間，加速葡萄糖環(huán)基的運(yùn)動(dòng)，最后引起谷物原料其它結(jié)晶區(qū)結(jié)構(gòu)的破壞，加速其溶解，這對(duì)后續(xù)谷物原料的糖化過(guò)程非常有利。另外，可以完成物料的熟化過(guò)程，及促使蛋白質(zhì)變性降解。之后，加入淀粉酶和糖化酶進(jìn)行糖化，糖化結(jié)束后加入蛋白酶繼續(xù)分解蛋白質(zhì)，使其分解為小肽甚至是單體的氨基酸，提高了飼料的消化利用率。
[0014]本發(fā)明方法所生產(chǎn)的高糖飼料原料，不僅含糖量高，而且還通過(guò)蛋白質(zhì)分解工藝增加產(chǎn)品中氨基酸和生物活性小肽的含量，小肽占粗蛋白的含量為15~17%。作為飼料原料，完全可以替代乳清粉或葡萄糖在飼料中的添加，可降低養(yǎng)殖成本，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)的闡述本發(fā)明的制備方法。
[0016]實(shí)施例1
本發(fā)明的利用蒸汽爆破制備高糖飼料原料的方法包括下述步驟: a.將小麥除塵后備用，測(cè)得水分含量為12wt%備用。
[0017]b.將處理好的碎麥粒送入汽爆機(jī)，封閉，通入215°C飽和蒸汽，當(dāng)汽爆機(jī)爆缸內(nèi)壓力達(dá)到1.0 MPa，維持0.5min，在0.00875s打開(kāi)汽爆機(jī)的氣動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行爆破。
[0018]c.收集爆破后物料，待物料溫度降至50°C時(shí)，按重量比加入20%的麩皮，調(diào)整含水量為42%，同時(shí)用0&(0!1)2調(diào)整pH為5.8，按50 U/g原料和210 U/g原料的量加入中溫淀粉酶和糖化酶，攪拌均勻，糖化12 h?
[0019]d.將糖化后的物料用Ca(OH)2調(diào)整pH為6.8，按80 U/g原料的量加入中性蛋白酶進(jìn)行分解，作用lh。
[0020]e.將經(jīng)蛋白酶分解后的物料烘干和粉碎，即可得到高糖飼料原料。
[0021]經(jīng)檢測(cè)，所得飼料原料產(chǎn)品中含糖量41.3%，粗蛋白含量為13.8%，小肽占粗蛋白的含量為16.7%。
[0022]實(shí)施例2
本發(fā)明的利用蒸汽爆破制備高糖飼料原料的方法，其具體步驟是: a.將玉米除塵后，測(cè)得水分含量為13.2 wt%備用。
[0023]b.將處理好的物料送入汽爆機(jī)，封閉，通入180°C飽和蒸汽，當(dāng)汽爆機(jī)爆缸內(nèi)壓力達(dá)到0.8 MPa后，維持6.5min，在0.00875s打開(kāi)汽爆機(jī)的氣動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行爆破。
[0024]c.收集爆破后物料，待物料溫度降至60°C后，按重量比加入25%的麩皮，調(diào)整含水量為45%，同時(shí)用0&(0!1)2調(diào)整pH為6.0，按80 U/g原料和250 U/g原料的量加入中溫淀粉酶和糖化酶，攪拌均勻，糖化8 ho
[0025]d.將糖化后的物料用0&(0!1)2調(diào)整pH為10.2，按25 U/g原料的量加入堿性蛋白酶進(jìn)行分解，作用3h。
[0026]e.將蛋白酶分解后的物料烘干和粉碎制得高糖飼料原料。
[0027]經(jīng)檢測(cè)，所得飼料原料產(chǎn)品中含糖量39.2%，粗蛋白含量達(dá)到8.6%，小肽占粗蛋白的含量為16.3%。
[0028]實(shí)施例3
本發(fā)明的利用蒸汽爆破制備高糖飼料原料的方法，其具體步驟是: a.將大米除塵后備用，測(cè)得水分含量為11.4 wt%o
[0029]b.將物料送入汽爆機(jī)，封閉，通入215°C飽和蒸汽，當(dāng)汽爆機(jī)爆缸內(nèi)壓力達(dá)到0.5MPa后，維持lOmin，在0.00875s打開(kāi)汽爆機(jī)的氣動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行爆破。
[0030]c.收集爆破后物料，待溫度降至60°C后，按重量比加入30%的麩皮，調(diào)整含水量為48%，同時(shí)用0&(0!1)2調(diào)整pH為6.5，，按65 U/g原料和230 U/g原料的量加入中溫淀粉酶和糖化酶，攪拌均勻，糖化10 h?
[0031]d.將糖化后的物料用Ca(OH)2調(diào)整pH為11.0，按35 U/g原料的量加入堿性蛋白酶進(jìn)行分解，作用3 ho
[0032]e.將蛋白酶分解后的物料烘干、粉碎后，即可得到高糖飼料原料。
[0033]經(jīng)檢測(cè)，所得飼料產(chǎn)品中含糖量42.3%，粗蛋白含量為10.7%，小肽占粗蛋白的含量為17.5%ο
[0034]上述實(shí)施例中，氣爆與糖化、酶解原料也可以是玉米、小麥、大米和高粱等谷物中的一種或兩種以上混合物。
[0035]上述實(shí)施例中的汽爆機(jī)采用鶴壁正道生物能源公司生產(chǎn)的汽爆試驗(yàn)設(shè)備，所用中溫淀粉酶、糖化酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶均為市售產(chǎn)品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用蒸汽爆破制備高糖飼料原料的方法，其特征在于包含下述步驟: 第一步，將谷物類(lèi)淀粉質(zhì)原料裝入汽爆機(jī)，密封，通入160?215°C的飽和蒸汽，待氣爆機(jī)爆缸內(nèi)壓力達(dá)到0.5?1.0 MPa后維持0.5?lOmin，然后在0.00875s內(nèi)打開(kāi)所述汽爆機(jī)的氣動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行爆破； 第二步，收集爆破后物料，控制溫度為50?60°C，按重量比加入20?30%的麩皮，調(diào)整含水量為40?60%，同時(shí)用0&(0!1)2調(diào)整pH為5.5?7.0，再加入中溫淀粉酶和糖化酶進(jìn)行糖化處理； 第三步，用Ca (OH) 2調(diào)整pH為6.5?7.5或9.0?11.0，加入中性蛋白酶或堿性蛋白酶進(jìn)行酶解處理； 第四步，干燥、粉碎，得到高糖飼料原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用蒸汽爆破制備高糖飼料原料的方法，其特征在于:所述谷物類(lèi)淀粉質(zhì)原料為玉米、小麥、大米和高粱中的一種或兩種以上混合物；裝入汽爆機(jī)的所述谷物類(lèi)淀粉質(zhì)原料含水量為10?15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用蒸汽爆破制備高糖飼料原料的方法，其特征在于:所述第二步中中溫淀粉酶的加入量為50?80 U/g原料，糖化酶的加入量為210?250 U/g原料，糖化時(shí)間為8?12h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用蒸汽爆破制備高糖飼料原料的方法，其特征在于:所述第三步中的中性蛋白酶或堿性蛋白酶的加入量為25?80 U/g原料，酶解時(shí)間為I?3h。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用蒸汽爆破制備高糖飼料原料的方法，其特征在于:所述中性蛋白酶為枯草芽孢桿菌蛋白酶，所述堿性蛋白酶為地衣芽孢桿菌蛋白酶。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用蒸汽爆破制備高糖飼料原料的方法包含下述步驟：將谷物類(lèi)淀粉質(zhì)原料裝入汽爆機(jī)，密封進(jìn)行爆破；收集爆破后物料，加入中溫淀粉酶和糖化酶進(jìn)行糖化處理；加入中性蛋白酶或堿性蛋白酶進(jìn)行酶解處理；干燥、粉碎，得到高糖飼料原料。本發(fā)明綜合考慮生物和物理學(xué)處理方法，對(duì)玉米、小麥、大米和高粱等谷物類(lèi)淀粉原料先進(jìn)行低壓爆破預(yù)處理再進(jìn)行糖化和酶解，得到經(jīng)濟(jì)有效的高糖飼料原料，經(jīng)測(cè)試，該飼料原料中含糖量接近43%，尤其適合在仔豬飼料中使用，完全可以替代乳清粉或葡萄糖在飼料中的添加。為養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展提供了一種更經(jīng)濟(jì)有效的高糖飼料原料生產(chǎn)方法。
【IPC分類(lèi)】A23K1-14, A23K1-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104855676
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510287070
【發(fā)明人】宋安東, 曹勝炎, 蘇麗娟, 楊森, 任天寶, 陳紅歌, 李偉, 耿鵬飛
【申請(qǐng)人】河南雙成生物科技有限公司, 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月28日