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　　本发明属于酶制备技术领域，具体是涉及一种纤维素酶的生产方法和装置及其应用。

　　纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称，它不是单体酶，而是起协同作用的多组分酶系，是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶。作用于纤维素以及从纤维素衍生出来的产物。微生物纤维素酶在转化不溶性纤维素成葡萄糖以及在果蔬汁中破坏细胞壁从而提高果汁得率等方面具有非常重要的意义。

　　纤维素酶的来源广泛，细菌、放线菌、真菌、微生物、动物体内等都能产生纤维素酶。真菌纤维素酶产量高、活性大，该来源的纤维素酶难以提纯，一般还含有半纤维素酶和其他相关的酶，如淀粉酶、蛋白酶等。故真菌来源的纤维素酶主要在畜牧业和饲料工业中应用；微生物菌种较多的是丝真菌，其中酶活力较强的菌种为木霉菌、曲霉菌、青霉菌，特别是木霉菌是目前较好的纤维素酶生产菌；另外，反刍动物依靠瘤胃微生物可消化纤维素，因此可以利用瘤胃液获得纤维酶的粗酶制剂，但在实际的生产中成本高，故应用少。

　　传统的固体发酵法是以玉米等农作物秸秆为主要原料，优点是工艺简单投资少、产品价格低廉。但固体发酵法缺点也很明显，以秸秆为原料的固体发酵法生产的纤维素酶很难精制，只能采用直接干燥法粉碎得到固体酶制剂或用水浸泡后压滤得到液体酶制剂，其发酵水平不稳定，产品外观粗糙杂质多，易污染杂菌，生产得率较低。

　　选取碳源密集的腐质环境采集纤维素酶菌源，将采集到的菌源溶解在超纯水中，均匀涂布在CMC-Na培养基表面，在27-29℃下培养4-5天，挑取单菌落涂布于新的CMC-Na培养基，在27-29℃培养1天后，每间隔1h使用波长为220-240nm的紫外线次，照射完毕后继续培养2-3天得到纤维素酶菌种，在2-3℃下保存在菌种添加装置；

　　将玉米秸秆送至粉碎灭菌机中，关闭密封盖，粉碎电机带动粉碎刀辊以2300-2800r/min的转速粉碎30-40min后以80r/min保持搅拌，电加热器开始工作，控制粉碎灭菌机中温度在135-144℃之间处理原料2-3h，将原料中水分以水蒸气形式从排气口排出，干燥灭菌后的原料粉末经筛板进入发酵罐；

　　在加入原料粉末的发酵罐内加入与原料粉末质量比为1:1.25的纯水，搅拌均匀后使用菌种添加装置向发酵罐内加入步骤一中得到的纤维素酶菌种，控制物料与菌种重量比例为1:0.1-0.3，调节pH为4.0-5.0，温度控制器控制发酵罐内温度为25-35℃，发酵时间115-123h，发酵期间每隔5-7h开启空气净化压缩机从发酵罐底部的气道向发酵罐内通入无菌空气进行持续搅拌；

　　向发酵完毕后的发酵罐内加入与步骤三中相同质量的纯水搅拌稀释，然后调节发酵液pH至5.0，使用超声震荡机以1.3-1.5MHz的频率震荡10-13min，然后经发酵罐的出料口进入真空过滤机进行真空过滤，过滤后滤液进入超滤浓缩机中进行浓缩，浓缩后通过冷冻干燥机干燥即得纤维素酶。

　　进一步地，所述步骤三和步骤四中添加的纯水温度为16-41℃，过低和过高温度的纯水会破坏发酵环境，使纤维素酶活性降低。

　　一种纤维素酶的生产装置，主要包括菌种添加装置、粉碎灭菌机、发酵罐、空气净化压缩机、超声震荡机、真空过滤机、超滤浓缩机和冷冻干燥机，菌种添加装置内部设有温控装置，粉碎灭菌机包括密封盖、粉碎电机、粉碎刀辊、电加热器、排气口和筛板，所述粉碎电机设置在密封盖的上表面，所述粉碎刀辊设置在粉碎灭菌机中轴线上，且上端与粉碎电机的输出端连接，所述电加热器设置在粉碎灭菌机内壁上，所述排气口设置在粉碎灭菌机的外壁上，所述筛板设置在粉碎灭菌机底端，菌种添加装置和粉碎灭菌机分别与发酵罐的入料口连接，所述发酵罐还包括设置在内部的温度控制器与螺旋设置在发酵罐底部的多个气道，所述空气净化压缩机的出风口与发酵罐的气道通过管道连接，所述超声震荡机与发酵罐的出料口连接，所述真空过滤机与超声震荡机连接，所述超滤浓缩机与真空过滤机连接，所述冷冻干燥机与超滤浓缩机连接，该生产装置自动化程度高，生产条件可控，适用于纤维素酶的大规模生产使用。

　　进一步地，所述制得的纤维素酶应用于动物饲料的制备，制备成本低、原料利用率高、制备效率高，制得的动物饲料可以增强动物免疫力，促进动物生长，提高其抗病能力。

　　本发明的有益效果是：本发明提供的一种纤维素酶的生产方法，适用于高效动物饲料制备方面，通过将采集到的菌源经过培养、筛选、诱变和复筛后得到产酶能力最高的菌落培养用于生产纤维素酶，将生产原料进行脱水灭菌后粉碎，避免杂菌影响纤维素酶的生产，并且在发酵过程中，通过大量时间，确定纤维素酶发酵最适温度、pH和时间，在发酵过程中，每隔一段时间进行无菌气体通入搅拌，发酵后的产物经过超声震荡、真空过滤、超滤浓缩和干燥后即得纤维素酶。总之，本发明具有工艺简单、原料利用率高、不易污染、产酶效率高、产酶质量稳定等优点。

　　图3是不同波长紫外线照射下菌种的生长曲线是不同pH发酵液纤维素酶的活性曲线是不同发酵温度纤维素酶的活性曲线是不同发酵时间纤维素酶的活性曲线-密封盖、22-粉碎电机、23-粉碎刀辊、24-电加热器、25-排气口、26-筛板、3-发酵罐、31-温度控制器、32-气道、4-空气净化压缩机、41-出风口、5-超声震荡机、6-线-冷冻干燥机。

　　为便于对本发明技术方案的理解，下面结合附图1-6和具体实施例对本发明做进一步的解释说明，实施例并不构成对发明保护范围的限定。

　　选取碳源密集的腐质环境采集纤维素酶菌源，将采集到的菌源溶解在超纯水中，均匀涂布在CMC-Na培养基表面，在27℃下培养4天，挑取单菌落涂布于新的CMC-Na培养基，在27℃培养1天后，每间隔1h使用波长为220的紫外线次，照射完毕后继续培养2天得到纤维素酶菌种，在2℃下保存在菌种添加装置1；

　　将玉米秸秆送至粉碎灭菌机2中，关闭密封盖21，粉碎电机22带动粉碎刀辊23以2300r/min的转速粉碎30min后以80r/min保持搅拌，电加热器24开始工作，控制粉碎灭菌机2中温度在135℃处理原料2h，将原料中水分以水蒸气形式从排气口25排出，干燥灭菌后的原料粉末经筛板26进入发酵罐3；

　　在加入原料粉末的发酵罐3内加入与原料粉末质量比为1:1.25的纯水，纯水温度为16℃，搅拌均匀后使用菌种添加装置1向发酵罐3内加入步骤一中得到的纤维素酶菌种，控制物料与菌种重量比例为1:0.1，调节pH为4.0，温度控制器31控制发酵罐3内温度为25℃，发酵时间115h，发酵期间每隔5h开启空气净化压缩机4从发酵罐3底部的气道32向发酵罐3内通入无菌空气进行持续搅拌；

　　向发酵完毕后的发酵罐3内加入与步骤三中相同质量的纯水搅拌稀释，纯水温度为16℃，然后调节发酵液pH至5.0，使用超声震荡机5以1.3MHz的频率震荡10min，然后经发酵罐3的出料口进入线进行真空过滤，过滤后滤液进入超滤浓缩机7中进行浓缩，浓缩后通过冷冻干燥机8干燥即得纤维素酶，制得的纤维素酶应用于动物饲料的制备。

　　选取碳源密集的腐质环境采集纤维素酶菌源，将采集到的菌源溶解在超纯水中，均匀涂布在CMC-Na培养基表面，在28℃下培养5天，挑取单菌落涂布于新的CMC-Na培养基，在28℃培养1天后，每间隔1h使用波长为234nm的紫外线次，照射完毕后继续培养3天得到纤维素酶菌种，在3℃下保存在菌种添加装置1；

　　将玉米秸秆送至粉碎灭菌机2中，关闭密封盖21，粉碎电机22带动粉碎刀辊23以2600r/min的转速粉碎35min后以80r/min保持搅拌，电加热器24开始工作，控制粉碎灭菌机2中温度在140℃处理原料3h，将原料中水分以水蒸气形式从排气口25排出，干燥灭菌后的原料粉末经筛板26进入发酵罐3；

　　在加入原料粉末的发酵罐3内加入与原料粉末质量比为1:1.25的纯水，纯水温度为30℃，搅拌均匀后使用菌种添加装置1向发酵罐3内加入步骤一中得到的纤维素酶菌种，控制物料与菌种重量比例为1:0.2，调节pH为4.3，温度控制器31控制发酵罐3内温度为30℃，发酵时间120h，发酵期间每隔6h开启空气净化压缩机4从发酵罐3底部的气道32向发酵罐3内通入无菌空气进行持续搅拌；

　　向发酵完毕后的发酵罐3内加入与步骤三中相同质量的纯水搅拌稀释，纯水温度为30℃，然后调节发酵液pH至5.0，使用超声震荡机5以1.4MHz的频率震荡12min，然后经发酵罐3的出料口进入线进行真空过滤，过滤后滤液进入超滤浓缩机7中进行浓缩，浓缩后通过冷冻干燥机8干燥即得纤维素酶，制得的纤维素酶应用于动物饲料的制备。

　　选取碳源密集的腐质环境采集纤维素酶菌源，将采集到的菌源溶解在超纯水中，均匀涂布在CMC-Na培养基表面，在29℃下培养5天，挑取单菌落涂布于新的CMC-Na培养基，在29℃培养1天后，每间隔1h使用波长为240nm的紫外线次，照射完毕后继续培养3天得到纤维素酶菌种，在3℃下保存在菌种添加装置1；

　　将玉米秸秆送至粉碎灭菌机2中，关闭密封盖21，粉碎电机22带动粉碎刀辊23以2800r/min的转速粉碎40min后以80r/min保持搅拌，电加热器24开始工作，控制粉碎灭菌机2中温度在144℃处理原料3h，将原料中水分以水蒸气形式从排气口25排出，干燥灭菌后的原料粉末经筛板26进入发酵罐3；

　　在加入原料粉末的发酵罐3内加入与原料粉末质量比为1:1.25的纯水，纯水温度为41℃，搅拌均匀后使用菌种添加装置1向发酵罐3内加入步骤一中得到的纤维素酶菌种，控制物料与菌种重量比例为1:0.3，调节pH为5.0，温度控制器31控制发酵罐3内温度为35℃，发酵时间123h，发酵期间每隔7h开启空气净化压缩机4从发酵罐3底部的气道32向发酵罐3内通入无菌空气进行持续搅拌；

　　向发酵完毕后的发酵罐3内加入与步骤三中相同质量的纯水搅拌稀释，纯水温度为41℃，然后调节发酵液pH至5.0，使用超声震荡机5以1.5MHz的频率震荡13min，然后经发酵罐3的出料口进入线进行真空过滤，过滤后滤液进入超滤浓缩机7中进行浓缩，浓缩后通过冷冻干燥机8干燥即得纤维素酶，制得的纤维素酶应用于动物饲料的制备。

　　如图3所示，利用实施例1提供的方法，测定不同波长紫外线对菌种生长情况的影响。

　　结论：在紫外线nm时照射纤维素菌落进行产纤维素酶菌种诱变后得到的菌体质量最大，菌体活性最高。

　　如图4所示，利用实施例1提供的方法，测定发酵液不同pH对纤维素酶活性的影响。

　　如图5所示，利用实施例1提供的方法，测定不同发酵温度对纤维素酶活性的影响。

　　如图6所示，利用实施例1提供的方法，测定不同发酵时间对纤维素酶活性的影响。

　　如图2所示，一种纤维素酶的生产装置，主要包括菌种添加装置1、粉碎灭菌机2、发酵罐3、空气净化压缩机4、超声震荡机5、线内部设有温控装置11，粉碎灭菌机2包括密封盖21、粉碎电机22、粉碎刀辊23、电加热器24、排气口25和筛板26，粉碎电机22设置在密封盖21的上表面，粉碎刀辊23设置在粉碎灭菌机2中轴线的输出端连接，电加热器24设置在粉碎灭菌机2内壁上，排气口25设置在粉碎灭菌机2的外壁上，筛板26设置在粉碎灭菌机2底端，筛板26的筛孔孔径为50目，菌种添加装置1和粉碎灭菌机2分别与发酵罐3的入料口连接，发酵罐3还包括设置在内部的温度控制器31与螺旋设置在发酵罐3底部的多个气道32，空气净化压缩机4的出风口41与发酵罐3的气道32通过管道连接，超声震荡机5与发酵罐3的出料口连接，线与线连接。

　　最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

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