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影响液体酶制剂后喷涂效果的因素及解决办法

文章来源: 日期:2014-10-09

酶制剂已广泛应用于饲料产业的各个领域,随着全球饲料产量的快速增长,各种能量原料相对紧缩,使用酶制剂既节约能源,又可以减少污染环境的饲料添加剂的使用。但是目前,酶制剂的应用仍然存在很多问题,尤其是固体酶制剂,在高温高湿条件下的稳定性制约着酶制剂的使用效果。

当前,饲料企业广泛采用饲料制粒后在颗粒表面喷涂液体酶制剂的技术来避免酶蛋白受到破坏而失去生物学功能。但在实际应用中,有很多因素影响了酶制剂的喷涂效果,本文即对影响液体酶制剂后喷涂效果的几个因素及解决办法进行阐述。

1 影响液体酶制剂后喷涂效果的几个因素

1.1 颗粒饲料的影响

饲料颗粒的直径、表面光滑度等均可对后喷涂效果产生影响。饲料颗粒直径越小,比表面积就越大,有利于液体的吸附;颗粒表面越光滑,越不利于液体的渗入,但是表面的光滑可减少粉尘的产生;膨化加工的颗粒饲料,颗粒内部体积膨胀,空隙度增加,极有利于提高颗粒饲料对液体的吸收能力。

1.2 液体酶制剂的影响

液体酶制剂的储存条件、生物学特性、添加比例、沉淀等均可影响后喷涂的效果。

1.2.1 液体酶的保存

液体酶的保存直接影响其本身的品质,试验研究证明,低温保存(4)其酶活存留率高,但是温度低于-20时会造成稳定剂、酶蛋白等的结晶析出、甚至液体结冰;温度超过25时,其货架期变短,超过40时,保存一个月活性损失将超过10%;阳光直射也会导致液体酶制剂活力下降。

1.2.2 液体酶的生物学特性

不同液体酶制剂,如液体植酸酶、液体木聚糖酶、液体纤维素酶、液体甘露聚糖酶、液体半乳糖苷酶,液体复合酶等,其酶本身的基因来源、酶学特性、发酵工艺等均存在很大差异,故液体酶保存过程中使用的pH、稳定剂、防腐剂等也不尽相同,尤其是复配的液体复合酶产品,其稳定性尤为重要,所以在使用不同酶制剂,尤其是不同厂家生产的酶制剂时,均需注意保存条件及复配稳定性问题,以免造成液体酶制剂的效价下降、变质等。

1.2.3 液体酶添加比例

实际生产过程中,液体酶制剂的添加比例一般是每吨配合饲料添加100200mL,添加过多会导致饲料颗粒结块,太少会导致喷涂不均匀,影响酶制剂效果。

1.2.4 液体酶的絮状沉淀

液体酶制剂由于加工工艺的不同可能会出现可溶性絮状沉淀,影响酶制剂外观性状的同时,有可能会堵塞后喷涂设备的管道及喷嘴,所以使用需要进行过滤,以免造成喷嘴堵塞,影响喷涂效果。

1.3 后喷涂设备的影响

1.3.1 液体喷涂的压力来源不同、喷嘴的雾化方式不同、喷涂压力以及喷嘴的设计均可影响后喷涂的效果。

液体喷涂压力对颗粒饲料喷涂均匀性有一定影响。当喷涂压力较小时,液滴雾化不好,使喷涂不均匀。随着喷涂压力升高,颗粒间均匀性也提高;当喷涂压力过高时,液滴雾化应很好,但由于喷嘴的位置固定,液滴的流速很高,穿透物料的能力很强,还没有充分雾化时就喷在真空混合室壁上,造成喷涂不均匀。

1.3.2 液体雾化效果

液体雾化效果与喷嘴结构、数量及安装位置有直接的关系,应根据颗粒饲料在混合机内部的运动状态选择合适的喷嘴结构。研究发现,减小喷嘴孔径可以提高喷涂均匀性。

1.3.3 储酶罐放置的位置

有的厂家将储酶罐放置在与喷头同一楼层,这需要考虑的是温度的问题;部分厂家放置在中控室,这需要考虑的是中控室与喷头之间管道的保温措施及防鼠措施。

2 提高液体酶制剂应用效果的方法

2.1 通过先进设备改善液体酶制剂物理品质

超滤及微滤是依托于材料科学发展起来的先进的膜分离技术,近年来,超滤和微滤的制造技术和应用技术迅速发展并日趋成熟,正越来越广泛地应用到饲料酶制剂生产领域。

超滤和微滤均是利用多孔材料的拦截能力,以物理截留的方式去除水中一定大小的杂质颗粒。在压力驱动下,溶液中水、有机低分子、无机离子等尺寸小的物质可通过纤维壁上的微孔到达膜的另一侧,溶液中菌体、胶体、颗粒物、有机大分子等大尺寸物质则不能透过纤维壁而被截留,从而达到筛分溶液中不同组分的目的。该过程为常温操作,无相态变化,不产生二次污染。

在液体酶制剂实际生产中,微滤设备用来进一步除菌、纯化,超滤设备用来进一步浓缩、提高酶活力,浓缩后的液体酶制剂进行相应的稀释,再加入保护剂等即可提高液体酶制剂的透明度、稳定性,降低黏度等。

2.2 通过添加稳定剂提高液体酶制剂稳定性能

添加稳定剂来提高酶制剂的稳定性是一种方便、经济、有效的方法,对现有品种繁多的酶类均有效。稳定剂主要包括防腐剂、多羟基化合物、食用胶、盐类、氨基酸等10种物质。按其稳定作用有以下几大类物质:

2.2.1 防腐剂和蛋白酶抑制剂

在酶工程操作中,酶在细胞外,蛋白质浓度比细胞内大为降低,并且处于一个氧化环境中。细胞破碎造成细胞破裂,尤其是溶酶体破裂会释放大量的蛋白酶,并使溶液酸化。受蛋白酶的影响,发生水解反应。为了防止这种现象,可以加入蛋白酶抑制剂或调节提取液的pH、离子强度或极性,通过抑制蛋白酶的活性来保护与之共存的酶。一些共溶剂如甘油、糖、PEG等也能有效降低蛋白酶的水解作用。

酶在生产、制备和应用过程中,与之共存的杂蛋白为微生物滋长提供了良好的营养条件,可能使杂菌大量生长而破坏酶分子。添加防腐剂可以抑制微生物的生长,起到稳定酶的作用。苯甲酸钠、山梨酸钾、对羟基苯甲酸酯等是常用的防腐剂,前两类酸型防腐剂在使用时的效果与pH关系很大,适当降低pH较为有利。

2.2.2 缓冲溶液

极端pH是酶分子不稳定的重要原因,由于酶蛋白在细胞内处于中性环境中,加pH 68的缓冲溶液可有效防止pH变化。大多数酶分子在较宽的pH内(pH 59或更大)保持相对稳定。在实践中究竟采用哪个范围的缓冲液,可根据具体酶类的pH稳定性加以确定。

2.2.3 共溶剂

糖类、多元醇、氨基酸及其衍生物、无机盐、甘油、多聚物如聚乙二醇等一般称为蛋白质共溶剂。高浓度的共溶剂能稳定蛋白质,并且共溶剂混合使用时增强蛋白质稳定性效果远大于单一稳定能力之和。

2.3 改善储存环境保障液体酶品质

液体酶制剂的保存应保持适当的温度、保证避光、通风等,饲料厂应设立专门的液体酶制剂储存室,冬季注意防冻,夏季注意高温。

2.4 使用过程中应注意的细节

2.4.1 采购液体酶制剂应少量多次,使用时要先进先出,开封后12d内尽快用完,如使用大桶(200L)的液体酶制剂产品,提取器要保持清洁,避免染菌。

2.4.2 后喷涂设备的保养:定期对喷头、管路进行检查,防止堵塞;及时更换被腐蚀失效的滤网;及时清除储液箱底部的沉淀或杂质等;定期校对计量器。

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