技术领域
[0001] 本
发明涉及菌种制备技术领域，特别涉及一种富集镉菌种的制备工艺。
背景技术
[0002] 有机
肥料是指由动物的
排泄物或动
植物残体等富含有机质的副产品资源为主要原料，经
发酵腐熟后而成的肥料。
有机肥有改良
土壤、培肥地
力、提高土壤养分活力、
净化土壤生态环境、保障蔬菜优质高产高效益等特点，是优质蔬菜栽培不可替代的肥料。目前有机肥料的生产原料主要有：秸秆、
豆粕、鸡粪、
牛羊
马粪、
酒糟、醋糟、餐厨垃圾、河道淤泥、下
水道淤泥等。
[0003] 受工业污染以及普通化肥使用的影响，由于普通化肥中含有大量的有害金属，目前许多地区的土壤出现了重度的镉污染，镉不仅在土壤中具备持久
生物毒性，同时还能够通过土壤-植物体系进入到食物链中，从而危害人体健康。
[0004] 因此为了对镉污染的土壤进行改良，目前我司研制了一种通过添加富集镉菌种得到的有机液肥，该有机液肥在使用时，富集镉菌种作为
微生物对土壤中的重金属镉具有高度富集的能力，而目前富集镉菌种的制备工艺还不够完善，既要求制备工艺得到耐受性和富集性能较好的菌种，同时还需要提高菌种在液态肥料中的存活率。
发明内容
[0005] 本发明提供了一种富集镉菌种的制备工艺，以得到对镉耐受性和富集性能较好的菌种。
[0006] 为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
[0007] 一种富集镉菌种的制备工艺，包括以下步骤：
[0008] 步骤1：将枯草芽孢杆菌在含Gd2+的溶液中进行驯化，得富集镉菌种；
[0009] 步骤2：将步骤1得到的富集镉菌种通入
喷雾干燥机的菌种喷雾区内，同时向菌种喷雾区上方的喷洒区Ⅰ和下方的喷洒区Ⅱ通入保护剂，送
风机向位于喷洒区Ⅱ下方的加热区送入热风，热风的
温度为100～105℃。
[0010] 本技术方案的技术原理和效果在于：
[0011] 1、本方案中采用含Gd2+的溶液对枯草芽孢杆菌进行驯化，使枯草芽孢杆菌的菌种对镉具备较强的耐受性以及富集性能，其中耐受性指驯化后的菌种在被镉污染的土壤中能够存活且生长，而富集性能指，菌种在被镉污染的土壤中生长时，菌种作为微生物，其细胞壁上的主要基团(羧基、羟基、
氨基等)对土壤中的镉进行
吸附，使镉离子在菌种表面形成络合物，从而将土壤的镉离子富集到菌种内，对被镉污染的土壤进行改良与净化。
[0012] 2、本方案中通
过喷雾干燥机对菌种进行干燥处理，由于菌种雾化区上下均设有喷洒区，而加热区位于喷洒区Ⅱ的下方，因此热气流进入到加热区内之后产生向上的流动力，逐渐加热位于喷洒区Ⅱ的保护剂，而保护剂喷洒出来后相当于在菌种雾化区与加热区之间形成隔层，雾化后的菌种逐渐穿过喷洒区后进入加热区进行干燥。
[0013] 而雾化后的菌种在逐渐穿过喷洒区Ⅱ的过程中，保护剂附着在菌种的外部，由于菌种在此
停留时间短，因此实际上附着在菌种外部的保护剂并不多，另外由于保护剂受加热区的加热，温度也有一定的升温，因此低温的菌种并不是直接与高温的气流
接触，而是先通过一定温度的保护剂后，再受高温气流的干燥，这样能够在一定程度上提高菌种的存活率。
[0014] 进一步，所述步骤1中具体的驯化工艺为，将枯草芽孢杆菌接种到含Gd2+的液体培养基中，在30～40℃的恒温摇床中培养15～18h，后离心分离并加入生理盐水，得菌种悬浮2+
液；重复多次上述工艺，且每次的液体培养基中Gd 的浓度呈增长趋势。
[0015] 有益效果：采用上述工艺得到了对镉耐受和形成抗性的枯草芽孢杆菌的菌种。
[0016] 进一步，所述步骤1的驯化工艺中Gd2+的浓度由50～55mg/L增长至300～350mg/L。
[0017] 有益效果：
发明人通过实验的验证，培养基中Gd2+浓度上升至350mg/L以上时，对枯草芽孢杆菌的生长就产生了一定的抑制作用，而上升至300～350mg/L，枯草芽孢杆菌株的生长没有明显的抑制，同时得到了Gd2+耐受的菌种。
[0018] 进一步，所述步骤2中保护剂以雾化的方式进入到喷洒区Ⅰ和喷洒区Ⅱ内。
[0019] 有益效果：这样保护剂能够在喷洒区内停留较长的时间，同时提高保护剂的扩散范围，进而提高保护剂对菌种的包裹作用。
[0020] 进一步，所述步骤2中保护剂进入到喷洒区Ⅰ和喷洒区Ⅱ的温度为60～70℃。
[0021] 有益效果：这样设置，保护剂以一定温度进入到干燥筒内，低温的菌种先受保护剂作用被加热，再逐渐进入到加热区内受更高温度的加热，这样能够避免菌种加热温度猛然增高，降低了菌种的存活率。
[0022] 进一步，所述步骤2中保护剂为
脱脂奶粉与
蔗糖形成的
混合液。
[0023] 有益效果：脱脂奶粉与蔗糖形成的混合液能够对菌种起到一定的
隔热作用，同时对菌种的存活率不会产生负面的影响。
[0024] 进一步，所述喷雾干燥机包括顶部封闭的干燥筒，干燥筒底部设有出料口，干燥筒内
自上而下依次设有喷洒区Ⅰ、菌种喷雾区、喷洒区Ⅱ和加热区，干燥筒上设有向干燥筒内提供菌种的进料管，进料管的端部连接有位于菌种雾化区的雾化喷头Ⅰ，雾化喷头Ⅰ的开口朝下，干燥筒内设有向喷洒区Ⅰ和喷洒区Ⅱ提供保护剂的进液机构，干燥筒
侧壁上还设有连通加热区并供热风进入的加
热管。
[0025] 有益效果：菌种的干燥均在干燥筒内完成，其中进液机构为菌种提供保护剂，而加热管则为提供干燥的热风。
[0026] 进一步，所述进液机构包括进液管Ⅰ、进液管Ⅱ和
泵体Ⅱ，进液管Ⅰ一端连接有位于喷洒区Ⅰ内的喷洒件Ⅰ，进液管Ⅰ另一端连接有风管Ⅰ，进液管Ⅱ一端连接有位于喷洒区Ⅱ内的喷洒件Ⅱ，进液管Ⅱ另一端连接有风管Ⅱ，风管Ⅰ和风管Ⅱ上均设有恒温加热器，风管Ⅰ和风管Ⅱ上均设有缩口段，风管Ⅰ和风管Ⅱ上的缩口段均开设有连接孔，风管Ⅰ和风管Ⅱ上的连接孔连接有密封罐，密封罐内装有保护剂，风管Ⅰ和风管Ⅱ均与泵体Ⅱ的出气口连通。
[0027] 有益效果：在使用时保证恒温加热器的加热温度为60～70℃，这样泵体Ⅱ泵入的保护剂通过恒温加热器加热后进入到干燥筒内，高压气流在流经风管Ⅰ和风管Ⅱ时，基于伯努利原理，当气流进入缩口段时，气流的流速增大，从而使得缩口段内的压强减小产生吸附力，密封罐内的保护剂在吸附力下进入到缩口段内，并随着气流进入干燥筒内，这样设置目的在于避免保护剂残余在泵体Ⅱ中。
[0028] 进一步，所述喷洒件Ⅰ和喷洒件Ⅱ的结构相同，均包括竖向连接在进液管Ⅰ或进液管Ⅱ端部的支管和中空的喷洒盘，喷洒盘底部设有多个喷洒孔，各喷洒孔内均设有雾化喷头Ⅱ。
[0029] 有益效果：经进液管Ⅰ或进液管Ⅱ排出的保护剂从喷洒盘排入到喷洒区，并在喷洒区散开，对菌种喷雾形成阻挡作用，而雾化喷头Ⅱ的设置使得进入到喷洒盘内的保护剂能够以雾化的形式排入到干燥筒内，这样保护剂能够在喷洒区停留较长的时间，提高保护剂对菌种的包裹作用。
[0030] 进一步，所述喷洒盘与支管转动连接，在喷洒盘的外周均布有多个动力孔，其中各动力孔均沿着喷洒盘的同一圆周方向倾斜设置。
[0031] 有益效果：当喷洒盘内的高压
流体(保护剂)从各动力孔排出时，基于
反冲运动的原理，喷洒盘会产生转动，使得从喷洒盘底部排出的保护剂雾化液分散的面积能够更大，同时，从各动力孔排出的保护剂在喷洒盘的外周形成一层“防护层”，菌种喷雾区落下的菌种被防护层中的保护剂包裹起来，达到抗热的作用。
附图说明
[0032] 图1为本发明
实施例中使用的喷雾干燥机的结构示意图；
[0033] 图2为喷雾干燥机中风管Ⅰ(风管Ⅱ)的轴测图；
[0034] 图3为图1中A-A向的剖视图。
具体实施方式
[0035] 下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0036]
说明书附图中的附图标记包括：干燥筒1、出料口2、喷洒区Ⅰ3、菌种喷雾区4、喷洒区Ⅱ5、加热区6、进料管7、雾化喷头Ⅰ8、加热管9、送风机10、
电阻加热器11、进液管Ⅰ12、风管Ⅰ13、进液管Ⅱ14、风管Ⅱ15、恒温加热器16、缩口段17、连接孔18、密封罐19、支管20、喷洒盘21、雾化喷头Ⅱ22、动力孔23。
[0037] 实施例1～4的参数如下表1所示：
[0038] 表1为一种富集镉菌种的制备工艺实施例1～4的参数
[0039]
[0040] 下面以实施例1为例详细说明一种富集镉菌种的制备工艺，包括以下步骤：
[0041] 步骤1：将灭菌后的氯化镉(Gd2+)加入蛋白胨液体培养基中，后将枯草芽孢杆菌接种到培养基中，在35℃的恒温摇床中培养15h，后离心分离并加入生理盐水，得菌种悬浮液；重复多次上述驯化工艺，且每次的液体培养基中Gd2+的浓度呈增长趋势，本实施例中Gd2+的初始浓度为50mg/L(即初次驯化工艺中培养基的Gd2+含量)，而Gd2+的最终浓度为350mg/L(即最后一次驯化工艺中培养基的Gd2+含量)，经过多次驯化得到富集镉菌种。
[0042] 步骤2：本实施例中采用喷雾干燥机对步骤1中的富集镉菌种进行喷雾干燥，其中喷雾干燥机，结合图1所示，包括顶部封闭的干燥筒1，干燥筒1的下部呈上宽下窄的锥形，干燥筒1的底部设有出料口2，干燥筒1内自上而下分为喷洒区Ⅰ3、菌种喷雾区4、喷洒区Ⅱ5和加热区6，在干燥筒1上设有向干燥筒1内提供菌种的进料管7，在进料管7的端部设有位于菌种喷雾区4的雾化喷头Ⅰ8，其中雾化喷头Ⅰ8的开口朝下设置，雾化喷头Ⅰ8位于干燥筒1的
中轴线上，进料管7远离干燥筒1一端连接有菌种箱，菌种箱用于存放步骤1制备的富集镉菌种，进料管7上设有泵体Ⅰ，通过泵体Ⅰ将菌种箱内装有的菌种泵入进料管7，并从雾化喷头Ⅰ8喷入到干燥筒1内。
[0043] 在干燥筒1的侧壁上还设有连通加热区6的加热管9，加热管9远离干燥筒1一端连接有送风机10，在加热管9上设有电阻加热器11，在送风机10的进风口处还设有空气过滤机，这样送风机10在工作时，空气首先经空气过滤机进行过滤处理后，再经电阻加热器11进行加热后进入到干燥筒1的加热区6内。
[0044] 在干燥筒1的侧壁上还设有向喷洒区Ⅰ3和喷洒区Ⅱ5提供保护剂的进液机构，进液机构包括进液管Ⅰ12、进液管Ⅱ14和泵体Ⅱ，其中进液管Ⅰ12的左端连接有位于喷洒区Ⅰ3内的喷洒件Ⅰ，进液管Ⅰ12的右端连接有风管Ⅰ13，而进液管Ⅱ14的左端连接有位于喷洒区Ⅱ5内的喷洒件Ⅱ，进液管Ⅱ14的右端连接有风管Ⅱ15，在风管Ⅰ13和风管Ⅱ15上均设有恒温加热器16，在风管Ⅰ13和风管Ⅱ15上均设有缩口段17，其中风管Ⅰ13和风管Ⅱ15上的缩口段17均开设有连接孔18，且风管Ⅰ13和风管Ⅱ15上的连接孔18连接有密封罐19，密封罐19内装有保护剂，风管Ⅰ13和风管Ⅱ15的右端均与泵体Ⅱ的出气口连通，这样泵体Ⅱ工作时，将密封罐19内的保护剂泵入干燥筒1，并从喷洒件Ⅰ和喷洒件Ⅱ排出。
[0045] 本实施例中喷洒件Ⅰ和喷洒件Ⅱ的结构相同，均包括竖向连接在进液管Ⅰ12(进液管Ⅱ14)端部的支管20和中空的喷洒盘21，在喷洒盘21底部设有多个喷洒孔，各喷洒孔内均设有雾化喷头Ⅰ8Ⅱ，喷洒盘21的直径不大于干燥筒1直径的1/3，喷洒盘21与支管20转动连接，喷洒盘21与干燥筒1同轴设置，在喷洒盘21的外周均布有多个动力孔23，其中各动力孔23均沿着喷洒盘21的同一圆周方向倾斜设置，这样从进液管Ⅰ12进入到喷洒盘21的高压流体(保护剂)从各动力孔23排出时，基于反冲运动的原理，喷洒盘21会产生转动。
[0046] 将步骤1驯化的富集镉菌种装入菌种箱内，泵体Ⅰ将菌种箱内的菌种泵入进料管7，并从雾化喷头Ⅰ8喷入到干燥筒1内，启动送风机10工作，空气首先经空气过滤机进行过滤处理后，再经电阻加热器11进行加热后进入到干燥筒1的加热区6内，其中送风机10的风量为50～60m3/h，控制证电阻加热器11的加热温度为100℃，另外启动泵体Ⅱ，控制恒温加热器
16的加热温度在60℃，泵体Ⅱ启动后，高压气流在流经风管Ⅰ13和风管Ⅱ15时，基于伯努利原理，当气流进入缩口段17时，气流的流速增大，从而使得缩口段17内的压强减小产生吸附力，密封罐19内的保护剂在吸附力下进入到缩口段17内，并随着气流进入干燥筒1，并从喷洒件Ⅰ(喷洒件Ⅱ)喷洒出，这样雾化后的菌种逐渐穿过喷洒区Ⅰ3后进入加热区6进行干燥。
[0047] 以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干
变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和
专利的实用性。本
申请要求的保护范围应当以其
权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
