豆粕发酵工艺

摘要

本发明涉及植物蛋白发酵技术领域的一种豆粕发酵工艺，主要包括如下步骤：原料清理、混合接种、发酵、膨化、干燥、冷却、粉碎、筛分和成品打包，本发明主要特点是物料在发酵仓中进行发酵，保证物料发酵的温度和湿度环境，并且在发酵过程中对物料定时加气和搅拌，以保证物料被均匀发酵，同时在发酵工艺中增加了膨化、真空干燥和冷却等后续处理，进一步保证发酵后物料的营养成分不受损坏，另外，发酵中采用多菌种复合菌液对物料进行发酵，通过多菌种的联合协同作用，可以缩短发酵时间，采用本发明的工艺方法发酵后的物料品质均匀，营养价值高，提高动物对饲料的吸收率，并且便于贮存。

权利要求

1.一种豆粕发酵工艺，其特征在于，包括下述步骤：（1）原料清理：去除豆粕原料中的石、铁杂质；

（2）菌液活化：将枯草芽孢杆菌、乳酸乳杆菌、假丝酵母、纳豆芽孢杆菌和戴氏酵母菌制剂分别活化，活化后各菌液的活菌数分别为：枯草芽孢杆菌：10～12亿CFU/g，乳酸乳杆菌：2.5～3.0亿CFU/g，假丝酵母：3.0～3.5亿CFU/g，纳豆芽孢杆菌：2～3亿CFU/g，

戴氏酵母：2～4亿CFU/g；

（3）混合接种：将步骤（2）中活化后的各种菌液与酸性蛋白酶按下列质量比混合制成复合液，其中酸性蛋白酶的酶活≥650U/g：枯草芽孢杆菌：34～42%，

乳酸乳杆菌：16～22%，

假丝酵母：16～22%，

纳豆芽孢杆菌：8～10%，

戴氏酵母：0～10%，

酸性蛋白酶：7～8%，

在豆粕原料中加入豆粕原料质量40～50％的水，再加入豆粕原料质量6.0～6.5％的上述复合液，并充分混合；

（4）发酵：将混合接种好的物料输送至发酵仓中，发酵仓的温度为30～45℃，在发酵过程中每隔10～16小时对发酵仓中的物料进行通气、搅拌，使物料发酵均匀，当物料的pH值达到4.5～5.0时停止发酵； （5）低温膨化：发酵后的物料转入膨化装置进行膨化处理，膨化温度85～100℃，膨化后，粘性结团的物料被均匀打散；

（6）真空干燥：膨化后的物料转入真空干燥装置内进行低温真空干燥，干燥温度为

40～55℃，真空度为0.06～0.1MPa，干燥后物料的含水量低于13%；

（7）冷却：干燥后的物料转入到滚筒冷却器内冷却到高于室温0～5℃；

（8）粉碎：选用不同孔径的粉碎机筛板，将物料粉碎成不同的粒度；

（9）筛分和打包：将粉碎后的物料按不同粒度分级包装。

2.根据权利要求1所述的豆粕发酵工艺，其特征在于，所述发酵仓内设有空气添加装置、物料搅拌装置和物料输送装置。

3.根据权利要求1所述的豆粕发酵工艺，其特征在于，所述混合接种步骤在混合机中进行，采用定量泵将所述复合液定量添加到混合机内的物料中。

4.根据权利要求1所述的豆粕发酵工艺，其特征在于，所述真空干燥装置包括真空干燥罐，真空干燥罐上连接有水环真空系统，所述真空干燥罐的进出料口设有电动真空蝶阀。

5.根据权利要求1-4任一项所述的豆粕发酵工艺，其特征在于，发酵时每隔12小时通气、搅拌一次。

说明书

豆粕发酵工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及植物蛋白发酵技术，特别涉及一种豆粕发酵工艺。

背景技术

[0002] 在我国，饲用动物蛋白相对缺乏，大多依赖于进口。饲用动物蛋白不仅价格较高，而且长期采食鱼粉、骨粉等动物蛋白饲料，极易引起动物传染性疾病。并且，许多国家已经禁止在动物饲料中添加鱼粉、骨粉等动物蛋白。为此，人们开始关注可代替性的植物性蛋白。

[0003] 豆粕是大豆经过提取油脂后，剩余的副产物，因其含有丰富的蛋白质、必需氨基酸及多种矿物质营养成分，被广泛应用在饲料行业。但在油脂提取加工过程中，所得的豆粕往往经过高温处理，造成蛋白质变性严重，溶解性很差，不利于动物的消化吸收。同时，豆粕中还含有许多抗营养因子物质，如胰蛋白酶抑制剂、大豆凝血素、致甲状腺肿素、脲酶和抗维生素等热不稳定性的抗营养因子，植酸、低聚寡糖和大豆球蛋白等热稳定性的抗营养因子，因此，未经处理的豆粕直接被动物饲用，极易引起腹泻和肠道过敏等问题，尤其是对肠道功能还不健全的幼小动物。这些特性极大的影响了豆粕的饲用价值。

[0004] 利用发酵技术，对豆粕进行处理，能够很好的消除豆粕中热不稳定性和热稳定性抗营养因子，并能很好的降解大分子蛋白质，提高动物对饲料的消化吸收率。

[0005] 目前，豆粕发酵生产技术多采用原始的坑堆发酵工艺，其发酵工艺和成品品质存在许多不足：

[0006] （1）采用水泥池进行豆粕发酵，发酵过程中物料的温度难以控制，即使配备翻料设备，也会由于翻转不均匀，造成不同位置物料发酵程度不一致，发酵品质不均匀，动物食用后营养成份的吸收率会降低，同时环境温度和湿度也随着季节的不同而变化，这一点对发酵产品的品质稳定性影响很大；

[0007] （2）发酵后的物料粘性较大，易结团或呈块状，采用普通的打散装置，很难将粘性结团的物料彻底打散，这样在后续干燥过程中，结团物料内部水分发挥不出来，而表层物料由于过度烘干而发生焦糊化，直接影响发酵后成品的品质，打散的程度越不彻底，这种现象就会越严重；

[0008] （3）目前的干燥设备多采用气流式（振动流化床、脉冲流化床等），烘干温度较高，一般在180～200℃，烘干时间相对较长，这样对发酵后物料中的有益微生物、热敏物质以及营养成分有着很大的破坏力；

[0009] （4）现有的发酵工艺中，没有对干燥后的物料进行及时有效的冷却，一方面造成粉碎效率低下，另一方面，造成了物料粉碎打包后，仍然会在包装袋中发生结块现象，而影响物料的品质和贮存期限。

发明内容

[0010] 本发明针对现有技术的不足，提供一种豆粕发酵工艺，使发酵后的物料品质均匀，提高动物对饲料的吸收率，缩短发酵时间，并且便于贮存。

[0011] 针对上述目的，本发明提供一种豆粕发酵工艺，包括如下步骤：

[0012] 原料清理：去除豆粕原料中的石、铁杂质；

[0013] （2）菌液活化：将枯草芽孢杆菌、乳酸乳杆菌、假丝酵母、纳豆芽孢杆菌和戴氏酵母菌制剂分别活化，活化后各菌液的活菌数分别为：

[0014] 枯草芽孢杆菌：10～12亿CFU/g，

[0015] 乳酸乳杆菌：2.5～3.0亿CFU/g，

[0016] 假丝酵母：3.0～3.5亿CFU/g，

[0017] 纳豆芽孢杆菌：2～3亿CFU/g，

[0018] 戴氏酵母：2～4亿CFU/g；

[0019] （3）混合接种：将步骤（2）中活化后的各种菌液与酸性蛋白酶按下列质量比混合制成复合液，其中酸性蛋白酶的酶活≥650U/g：

[0020] 草芽孢杆菌：34～42%，

[0021] 乳酸乳杆菌：16～22%，

[0022] 假丝酵母：16～22%，

[0023] 纳豆芽孢杆菌：8～10%，

[0024] 戴氏酵母：0～10%，

[0025] 酸性蛋白酶：7～8%，

[0026] 在豆粕原料中加入豆粕原料质量40～50％的水，再加入豆粕原料质量6～6.5％的上述复合液，并充分混合；

[0027] （4）发酵：将混合接种好的物料输送至发酵仓中，发酵仓的温度为30～45℃，在发酵过程中每隔10～16小时对发酵仓中的物料进行通气、搅拌，使物料发酵均匀，当物料的PH值达到4.5～5时停止发酵；

[0028] （5）低温膨化：发酵后的物料转入膨化装置进行膨化处理，膨化温度85～100℃，膨化后，粘性结团的物料被均匀打散；

[0029] （6）真空干燥：膨化后的物料转入真空干燥装置内进行低温真空干燥，干燥温度为40～55℃，真空度为0.06～0.1MPa，干燥后物料的含水量低于13%；

[0030] （7）冷却：干燥后的物料转入到滚筒冷却器内冷却到高于室温0～5℃；

[0031] （8）粉碎：选用不同孔径的粉碎机筛板，将物料粉碎成不同的粒度；

[0032] （9）筛分和打包：将粉碎后的物料按不同粒度分级包装。

[0033] 采用上述豆粕发酵工艺，与现有技术相比取得如下有益效果：

[0034] 1. 发酵过程在发酵仓中完成，它能够很好的保证物料发酵过程中微生物生长所需的温度、湿度等环境条件，定时加气和搅拌保证了仓内所有的物料被均匀彻底发酵，保证发酵品质；同时，采用发酵仓，也方便发酵后清理仓内物料残留，防止交叉污染，并且从工艺布置上，发酵后的物料可以比较方便的被机械化输送至后序工段，节省了大量的劳动力。

[0035] 2. 发酵后物料的水份含量在45%以上，粘性很大，用普通的粉碎装置很难将此粘性结团物料打散，而且物料还会大量粘结在粉碎装置导致设备故障。发酵后的物料进行低温膨化处理，能够有效的将发酵后粘性结团的物料进行完全打散，使其呈均匀分布的小颗粒状，同时利用膨化闪蒸原理，还可将物料的水分降低5%～8%，此膨化过程与现有技术中的高温膨化加工不同，现有技术中的膨化需要在130－180℃进行，其目的在于：一方面使物料充分熟化，另一方面使物料中的水份在出料时瞬间快速蒸发，物料迅速膨胀定型；而本发明的膨化过程是低温膨化，没有大量的水份蒸发，也不会使物料充分熟化定型，反而可以使物料变得松散，经过膨化处理后，松散的物料有助于提高后序烘干设备的烘干效率，提高热能的利用率，还可以有效避免干燥过程中物料的表层或者局部受热不均，发生焦糊现象；此外，物料含水率有所降低，能够减轻后序烘干设备的压力，此外，膨化温度控制在85～
100℃进行，远远低于正常饲料的膨化温度（一般130～180℃），也很好的保证了发酵后物料中的有益微生物不因高温膨化而受损，从而保证发酵后的产品品质，动物摄入上述有益的微生物后，可以与动物体内的肠道菌群协同作用，帮助动物消化，使其生长健康、迅速。

[0036] 3. 采用低温真空干燥装置对膨化后的发酵物料进行干燥处理，干燥过程中，物料温度控制在40~55℃之间，此温度远远低于一般常压干燥工艺干燥温度，较低的干燥温度有利于保留发酵后物料中的有益微生物及各种营养成分而不被高温破坏。

[0037] 4. 干燥后的物料添加了冷却工序，利用滚筒冷却器将物料冷却到温度高于室温0~5℃，同时含水量低于11%。物料温度和含水量降低后不仅有利于提高后序的粉碎效率，还能保证成品在包装之后，不在包装袋中发生结块，从而保证成本饲料贮存品质和延长贮存期限。

[0038] 5．本发酵工艺采用优质多菌种协同发酵，利用微生物丰富的酶系，将植物大分子蛋白降解为小肽，并将植物蛋白中的抗营养物质如胰蛋白酶抑制因子、脲酶、血凝素、抗原蛋白等彻底分解，植物细胞壁100%破裂，蛋白质消化率大于95%，显著改善了适口性和消化率，并且多菌种协同发酵也有效缩短了发酵时间。

[0039] 该工艺可用于动物营养饲料的加工，特别适用于断奶后幼小动物消化吸收。

[0040] 为确保物料发酵均匀，上述发酵工艺的发酵仓内设有空气添加装置、物料搅拌装置和物料输送装置，可以实现定时对发酵仓内的物料通气和搅拌，并方便对发酵后物料的输送和清理。

[0041] 为确保物料被均匀混合接种，上述发酵工艺的混合接种步骤在混合机中进行，采用定量泵将复合液定量添加到混合机内的物料中，充分的混合后物料的均匀度CV≤10%。

[0042] 为保证物料低温真空干燥后的营养成分不被破坏，保持规定的真空度，所采用的真空干燥装置包括真空干燥罐，真空干燥罐上连接有水环真空系统，所述真空干燥罐的进出料口设有电动真空蝶阀。

[0043] 为进一步保证物料被均匀发酵，发酵时每隔12小时通气、搅拌一次。 具体实施方式

[0044] 实施例1

[0045] 本实施例按如下工艺步骤实施：

[0046] （1）原料清理，豆粕原料经过提升机提升后，依次经过初清筛、永磁桶处理，去除豆粕原料中的石、铁杂质，处理后的豆粕原料被直接输送到原料仓；

[0047] （2）菌液活化：将枯草芽孢杆菌、乳酸乳杆菌、假丝酵母、纳豆芽孢杆菌和戴氏酵母菌制剂分别活化，活化后各菌液的活菌数分别为：

[0048] 枯草芽孢杆菌：10～12亿CFU/g，

[0049] 乳酸乳杆菌：2.5～3.0亿CFU/g，

[0050] 假丝酵母：3.0～3.5亿CFU/g，

[0051] 纳豆芽孢杆菌：2～3亿CFU/g，

[0052] 戴氏酵母：2～4亿CFU/g；

[0053] （3）混合接种：从原料仓中称取1000 Kg豆粕原料， 加水450 Kg投放到混合机中混合均匀，将步骤（2）中活化后的各种菌液与酸性蛋白酶按下列质量比配成复合液：枯草芽孢杆菌41%，乳酸乳杆菌21%，假丝酵母20%，纳豆芽孢杆菌10%，酸性蛋白酶8%，其中酸性蛋白酶的酶活≥650U/g，用定量泵量取上述复合液6Kg添加到豆粕与水的混合物料中进行充分混合，混合后豆粕的含水量在35～50%之间，均匀度CV≤10%；

[0054] （4）发酵：将混合接种好的物料输送至发酵仓中，进行恒温恒湿发酵，发酵仓的温度控制在30～45℃之间，在发酵过程中每隔16小时对发酵仓中的物料进行通气、搅拌，使物料发酵均匀，当物料的PH值达到4.8时停止发酵，总体发酵时间约为50小时；

[0055] （5）低温膨化：发酵后的物料转入膨化装置进行膨化处理，膨化温度85～100℃，膨化后，粘性结团的物料被均匀打散，同时物料的水份含量降低6%～10%；

[0056] （6）真空干燥：膨化后的物料经输送装置转入真空干燥罐内进行低温真空干燥，干燥温度为40～50℃，真空度为0.06～0.1 MPa，干燥后物料的含水量低于13%；

[0057] （7）冷却：干燥后的物料被直接输送到滚筒冷却器内进行冷却，冷却器内的风量及转速可根据物料的冷却温度进行调节，物料温度被冷却至略高于室温0～5℃，同时，冷却后物料的水分含量低于11%；

[0058] （8）粉碎：将冷却后的物料进行粉碎，通过更换粉碎机筛板，将物料粉碎成不同的粒度；

[0059] （9）筛分和打包：将粉碎后的物料按不同粒度分级包装。

[0060] 对包装前的饲料成品的测量结果如下：

[0061] 检测结果1

[0062]检测项目 豆粕原料 发酵后豆粕
颜色 淡黄 淡黄
气味 淡淡豆香味 醋和酒香味
粗蛋白（%） 43.5 52.62
赖氨酸（%） 2.67 3.55
蛋氨酸（%） 0.71 1.34
小肽（＜3000Da%） 56.70 89.21
pH 6.85 4.8
脲酶活性（U） 0.35 0.11
乳酸含量（%） 无 0.032

[0063] 备注：以上物质含量均以干物质计算。

[0064] 实施例2：

[0065] 与实施例1不同之处在于复合液的复合比例为：枯草芽孢杆菌38%、乳酸乳杆菌18%、假丝酵母18%、纳豆芽孢杆菌9%、戴氏酵母10%和酸性蛋白酶7%；上述复合液的用量为
6.5Kg；发酵中，每隔约10h通气并搅拌一次，发酵到pH为4.8左右时，停止发酵，总体发酵时间约为38小时。对包装前的饲料成品的测量结果如下：

[0066] 检测结果2：

[0067]检测项目 豆粕原料 发酵后豆粕
颜色 淡黄 淡黄
气味 淡淡豆香味 醋和酒香味
粗蛋白（%） 43.5 50.92
赖氨酸（%） 2.67 3.57
蛋氨酸（%） 0.71 1.40
小肽（＜3000Da%） 56.70% 90.32
pH 6.85 4.6
脲酶活性(U) 0.35 0.09
乳酸含量（%） 无 0.035

[0068] 备注：以上物质含量均以干物质计算。

[0069] 实施例3：

[0070] 与实施例1不同之处在于复合液的复合比例为：枯草芽孢杆菌42%、乳酸乳杆菌16%、假丝酵母16%、纳豆芽孢杆菌8%、戴氏酵母10%和酸性蛋白酶8%；上述复合液的用量为
6.5Kg；发酵中，每隔约12h通气并搅拌一次，发酵到pH为4.8左右时，停止发酵，总体发酵时间约为40小时。对包装前的饲料成品的测量结果如下：

[0071] 检测结果3：

[0072]检测项目 豆粕原料 发酵后豆粕
颜色 淡黄 淡黄
气味 淡淡豆香味 醋和酒香味
粗蛋白（%） 43.5 51.22
赖氨酸（%） 2.67 3.62
蛋氨酸（%） 0.71 1.38
小肽（＜3000Da%） 56.70% 90.52
pH 6.85 4.6
脲酶活性(U) 0.35 0.09
乳酸含量（%） 无 0.036

[0073] 备注：以上物质含量均以干物质计算。

[0074] 实施例4：

[0075] 与实施例1不同之处在于复合液的复合比例为：枯草芽孢杆菌40%、乳酸乳杆菌20%、假丝酵母20%、纳豆芽孢杆菌8%、戴氏酵母4%和酸性蛋白酶8%；复合液的用量为6.5Kg；发酵中，每隔约12h通气并搅拌一次，发酵到pH为4.8左右时，停止发酵，总体发酵时间约为42小时。对包装前的饲料成品的测量结果如下：

[0076] 检测结果4：

[0077]检测项目 豆粕原料 发酵后豆粕
颜色 淡黄 淡黄
气味 淡淡豆香味 醋香味
粗蛋白（%） 43.5 50.62
赖氨酸（%） 2.67 3.28
蛋氨酸（%） 0.71 1.23
小肽（＜3000Da%） 56.70 89.95
pH 6.85 4.3
脲酶活性(U) 0.35 0.15
乳酸含量（%） 无 0.062