CN110615151B - 用于芽孢杆菌菌剂灌装的巴氏灭菌灌装设备及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微生物菌剂的制备，特别是指用于芽孢杆菌菌剂灌装的巴氏灭菌灌装设备及其应用。用于芽孢杆菌菌剂灌装的巴氏灭菌灌装设备，包括与反应釜底部物料输出端连通的管路及阀门，设置于管路上的分配站；所述与分配站的输出端相连的管路外侧包覆有可与管路内输送物料进行热交换的加热套，加热套上开设有与其内腔连通的加热套入口及加热套出口，加热套一侧的管路输出末端连接灌装机，灌装机的物料输出接冷水池。本发明有效解决了现有微生物菌剂类产品生产、储运过程中处置不当易造成涨瓶、菌剂变黑变臭的问题，具有生产、包装、储运过程中活菌损失小，可以减少产品次品率，节约生产成本，提高产品质量和档次等优点。
Description
技术领域
本发明属于微生物菌剂的制备，特别是指用于芽孢杆菌菌剂灌装的巴氏灭菌灌装设备及其应用。
背景技术
芽孢杆菌是微生物菌剂类产品的主用功能菌株。目前国家农业部登记的微生物菌剂产品排名前十的使用菌株中，芽孢杆菌占据6席，其中枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌占据了绝大部分。
发酵生产菌剂类微生物肥料，主要是实现功能菌株的增殖扩大培养。工艺流程为：斜面保藏试管菌种→克氏瓶种子→种子罐→发酵罐→发酵产物→液体罐装→成品。人们之所以选择芽孢杆菌作为其微生物菌剂的功能菌株，与芽孢杆菌的优良性能是分不开的。芽孢杆菌为功能菌株的微生物菌剂产品一般都是以芽孢状态保存。芽孢最主要的特点就是抗性强，对高温、紫外线、干燥、电离辐射和很多有毒的化学物质都有很强的抗性。芽孢杆菌类菌剂产品在包装，储运及使用过程中受外界环境影响较小。产品保质期较长，货架期长。
微生物菌剂类产品如果生产、储运过程中处置不当容易造成涨瓶、菌剂变黑变臭的问题，影响菌剂的商品性和使用效果。为了稳定产品质量，生产企业大多采用在液体微生物菌剂中添加苯甲酸钠、亚硝酸钠等防腐剂的方法。上述方法可在一定程度上起到防污染效果。但毕竟这些保护剂均为外源物质，其对功能微生物菌株本身和应用作物以及环境的长期施用安全性都有待考察，且任何外源物质的添加均会引起成本的增加。
申请人经过多年的跟踪取样研究认为，造成菌剂出现涨瓶、变黑变臭问题的原因有两方面。一是一般芽孢杆菌的发酵经常以芽孢形成率作为发酵指标进行发酵控制，但是发酵条件对芽孢形成率影响较大，在实际生产中不会有100％的菌体都形成芽孢，所以发酵结束后总有活力比较弱的菌体留存在发酵液中，后期这部分菌体的生命活动会影响产品质量比如涨瓶。二是目前的灌装工艺无法做到真空包装，在包装产品的瓶体中总是残存部分空气，而在灌装时由于空间和设备的限制，目前大多数生产企业都不能做到严格无菌操作。在灌装过程中微生物很容易随空气进入灌装瓶体，由于菌剂发酵液中残存部分营养物质，杂菌极易滋生，在产品保质期内，少量产品会出现变黑变臭现象，严重影响微生物菌剂的生产和销售。
巴氏消毒技术是一项成熟的技术，是由法国微生物学家巴斯德发明的低温杀菌法，是一种利用较低的温度既可杀死病菌又能保持物品中营养物质风味不变的消毒法，当今使用的巴氏杀菌程序种类繁多。“低温长时间”和“高温短时间”是两种基本的操作方式。低温长时间一般的操作时62-65℃，保持30分钟，是一种间歇操作方法。相对低温长时间的方法而言，近年来兴起的“高温短时间”操作法更利于工业化生产，应用也更普遍。
申请人未在专利文献中发现有与本申请类似的专利文献报道。
发明内容
本发明的目的在于提供用于芽孢杆菌菌剂灌装的巴氏灭菌灌装设备及其应用，排除杂菌的干扰，以实现延长产品保质期，提高使用效果的目的。
本发明的整体技术构思是：
用于芽孢杆菌菌剂灌装的巴氏灭菌灌装设备，包括与反应釜底部物料输出端连通的管路及阀门，设置于管路上的分配站；所述与分配站的输出端相连的管路外侧包覆有可与管路内输送物料进行热交换的加热套，加热套上开设有与其内腔连通的加热套入口及加热套出口，加热套一侧的管路输出末端连接灌装机，灌装机的物料输出接冷水池。
用于芽孢杆菌菌剂灌装的巴氏灭菌灌装设备在芽孢杆菌菌剂灌装中的应用。
本发明的具体技术构思还有：
为对管路中物料的温度进行实时探测，以满足杀灭杂菌的效果，优选的技术方案是，在加热套一侧的管路输出端设有可探测管路内输送物料温度的温度探测器。
更为优选的技术方案是，所述的温度探测器选用温度计或温度传感器。申请人需要说明的是，可以采用温度传感器、包括但不局限于单片机、PC等控制装置及电磁阀电连接的方式对电磁阀的启闭及开启量进行控制，进而控制物料及工质的流速以实现自动精确控制的目的，因上述技术可以采用多种现有技术手段实现，申请人在此不再赘述。
为保证加热套内工质与管路内芽孢杆菌菌剂的热交换效果，进而有效杀灭杂菌，优选的技术方案是，所述的加热套的长度为2-4米。
为保证对密闭容器内封装的芽孢杆菌菌剂低温处理效果，优选的技术方案是，所述的冷水池外侧设有与其内腔连通的入口及出口。
用于芽孢杆菌菌剂灌装的巴氏灭菌灌装设备在芽孢杆菌菌剂灌装中的应用，包括如下工艺步骤：
A、启动：将工质自加热套入口注入加热套内，工质选用热水或热蒸汽，打开反应釜底部物料输出端连通的管路及阀门，调整分配站的阀门；
B、调温：根据温度探测器显示的温度，调整工质及管路内芽孢杆菌菌剂的流速，使温度探测器所探测的管路内芽孢杆菌菌剂温度保持在75℃-80℃；
C、灌装：将管路温度为75℃-80℃的芽孢杆菌菌剂至容器内灌满并密封容器口；
D、降温：将内置芽孢杆菌菌剂且容器口密封的容器置于冷水池中保持5-10分钟，冷水池内盛装有冷却水。
申请人需要说明的是，工质的加入按照“汽上入下出，水下入上出”的顺序接入；因其属于常规技术，申请人在此不再赘述。
更为优选的技术方案是，所述的步骤D中冷却水通过冷水池外侧的入口及出口经晾水塔循环。
申请人需要说明的是：
在本发明的描述中，术语“输出”、“底部”、“入口”、“出口”、“末端、“一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
为验证本发明的技术效果，申请人进行了如下试验：
功能菌株的含菌量是衡量微生物菌剂质量好坏的一项重要指标，《农用微生物菌剂》(GB20287-2006)明确规定了各类型微生物菌剂活菌数标准。所以在微生物菌剂的发酵，转储，包装过程中保证菌液活菌数是工作的重中之重。
一、试验方法
试验分别在同一包装车间的两条包装管道上进行。一条为原有的包装生产线；一条为采用新工艺改造的包装生产线，其他条件均相同。试验对采用本发明工艺和采用原有工艺灌装的同一批发酵液进行简单对比，在不同生产线随机抽取5批次的产品进行保存试验。考察不同工艺对产品活菌数的影响和对产品染菌率的影响。
二、试验结果
1、新旧两种包装工艺对微生物菌剂活菌数(平板涂布法)的影响
表1不同工艺对产品活菌数的影响(单位：亿/mL)
| 时间(d) | 0 | 7 | 14 | 30 | 60 | 90 | 180 | 360 |
| 对照组 | 5.68 | 5.65 | 5.65 | 5.36 | 5.28 | 5.20 | 5.18 | 5.09 |
| 试验组 | 5.63 | 5.63 | 5.61 | 5.38 | 5.30 | 5.21 | 5.17 | 5.18 |
注：试验结果为5批次的平均值。
由表1可见，对照组和试验组的下线含菌量分别为5.63亿/ml和5.68亿/ml，这在试验误差范围内，没有差异，说明试验组产品经过本发明工艺的加热和冷却处理的发酵液活菌数基本未受影响。对照组的产品保存一年后的活菌损失率为11.6％，试验组保存一年后，活菌损失率为8.0％，低于对照组3.6个百分点。虽然根据申请人之前大量的相关跟踪检测和行业的经验，菌剂在整个包装储运过程中损失10％左右是允许的，但在生产、包装、储运过程要求尽量减少活菌损失，可见本发明工艺有其明显的先进性。
2、新旧两种包装工艺对产品染菌率的影响
表2不同工艺对产品染菌率影响
| 时间(d) | 7 | 14 | 30 | 60 | 90 | 180 | 360 |
| 对照组(％) | 0 | 2.45 | 3.95 | 4.40 | 4.25 | 4.25 | 4.28 |
| 试验组(％) | 0 | 1.05 | 1.15 | 1.22 | 1.22 | 1.22 | 1.21 |
注：试验结果为5批次的平均值。
表2的结果表明，采用本发明工艺的产品保存一年染菌率为1.21％，而采用旧工艺灌装的产品染菌率达到4.28％，采用了本发明灌装工艺降低染菌率3.07％。在实际生产中有很现实的意义，可以减少产品次品率，节约生产成本，提高产品质量和档次。
本发明所具备的实质性特点及取得的显著技术进步在于：
本发明是在菌剂液体灌装包装工艺上引入巴氏消毒技术，淘汰一部分活力比较弱的菌体；保证包装物内的真空度，排除杂菌的干扰，以实现延长产品保质期，提高使用效果的目的。经申请人试验证实，采用本发明工艺在生产、包装、储运过程中活菌损失小，可以减少产品次品率，节约生产成本，提高产品质量和档次。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
附图中的附图标记如下：
1、反应釜；2、分配站；3、加热套出口；4、加热套；5、加热套入口；6、温度计或温度传感器；7、灌装机；8、冷水池。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不应理解为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书所做出的等效技术手段替换，均不脱离本发明的保护范围。
本实施例中的的整体结构如图示，其中包括与反应釜1底部物料输出端连通的管路及阀门，设置于管路上的分配站2；所述与分配站2的输出端相连的管路外侧包覆有可与管路内输送物料进行热交换的加热套4，加热套4上开设有与其内腔连通的加热套入口5及加热套出口3，加热套4一侧的管路输出末端连接灌装机7，灌装机7的物料输出接冷水池8。
在加热套4一侧的管路输出端设有可探测管路内输送物料温度的温度探测器。
所述的温度探测器选用温度计或温度传感器6。
所述的加热套4的长度为2-4米。
所述的冷水池8外侧设有与其内腔连通的入口及出口。
用于芽孢杆菌菌剂灌装的巴氏灭菌灌装设备在芽孢杆菌菌剂灌装中的应用，包括如下工艺步骤：
A、启动：将工质自加热套入口5注入加热套4内，工质选用热水或热蒸汽；打开反应釜1底部物料输出端连通的管路及阀门，调整分配站2的阀门；
B、调温：根据温度探测器显示的温度，调整工质及管路内芽孢杆菌菌剂的流速，使温度探测器所探测的管路内芽孢杆菌菌剂温度保持在75℃-80℃；
C、灌装：将管路温度为75℃-80℃的芽孢杆菌菌剂至容器内灌满并密封容器口；
D、降温：将内置芽孢杆菌菌剂且容器口密封的容器置于冷水池8中保持5-10分钟，冷水池8内盛装有冷却水。
所述的步骤D中冷却水通过冷水池8外侧的入口及出口经晾水塔循环。
Claims (5)
1.用于芽孢杆菌菌剂灌装的巴氏灭菌灌装设备，包括与反应釜(1)底部物料输出端连通的管路及阀门，设置于管路上的分配站(2)；其特征在于所述与分配站(2)的输出端相连的管路外侧包覆有可与管路内输送物料进行热交换的加热套(4)，加热套(4)上开设有与其内腔连通的加热套入口(5)及加热套出口(3)，加热套(4)一侧的管路输出末端连接灌装机(7)，在加热套(4)一侧的管路输出端设有可探测管路内输送物料温度的温度探测器，灌装机(7)的物料输出接冷水池(8)，冷水池(8)外侧设有与其内腔连通的入口及出口。
2.根据权利要求1所述的用于芽孢杆菌菌剂灌装的巴氏灭菌灌装设备，其特征在于所述的温度探测器选用温度计或温度传感器(6)。
3.根据权利要求1所述的用于芽孢杆菌菌剂灌装的巴氏灭菌灌装设备，其特征在于所述的加热套(4)的长度为2-4米。
4.根据权利要求1-3所述的用于芽孢杆菌菌剂灌装的巴氏灭菌灌装设备在芽孢杆菌菌剂灌装中的应用，其特征在于包括如下工艺步骤：
A、启动：将工质自加热套入口(5)注入加热套(4)内，工质选用热水，打开反应釜(1)底部物料输出端连通的管路及阀门，调整分配站(2)的阀门；
B、调温：根据温度探测器显示的温度，调整工质及管路内芽孢杆菌菌剂的流速，使温度探测器所探测的管路内芽孢杆菌菌剂温度保持在75℃-80℃；
C、灌装：将管路温度为75℃-80℃的芽孢杆菌菌剂至容器内灌满并密封容器口；
D、降温：将内置芽孢杆菌菌剂且容器口密封的容器置于冷水池(8)中保持5-10分钟，冷水池(8)内盛装有冷却水。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于所述的步骤D中冷却水通过冷水池(8)外侧的入口及出口经晾水塔循环。
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