水泵(江苏宝应县水泵厂),循环水量为5升/分钟,使水槽内的水每12分钟全部循环一次,消除水槽内上下、两端与中间的温度差,效果可达±0.1℃。
搅拌系统
该系统包括电机、减速器、连杆、铝合金方盒横杆、搅拌条等部分(见10-1)。 电机为永磁低速同步电动机(苏州电讯电机厂),转速为60/72转/分钟;电机与减速器连接,减速器为H型蜗轮减速器(上海奉贤减速器厂),比速为12:1;电机经减速器与连杆相连,最终转速为5-6转/分钟。连杆下端是一铝合金方盒(2cm×2cm)的横杆,长140cm,距离发酵罐上端15cm,在横条上面对应发酵罐的位置固定6根镀镍搅拌条,直径0.4cm,长30cm,经发酵罐中央通道进入发酵罐内,在搅拌条底端安装一直径4cm的有机玻璃盘(见10-3)。该系统的作用是电机经减速器带动连杆和下端横条,使横条上固定的6根搅拌条在发酵罐内以5-6次/分钟的速度上下运动,起到缓慢搅拌发酵罐内容物,模拟瘤胃蠕动的效果。
样品收集系统
该系统包括外流液收集和发酵产气收集两部分,10-2是整体图。10-3为单位图,由发酵罐向左依次为集气管、气液分离罐和外流液收集瓶。外流液和发酵气体依靠蠕动泵持续输入缓冲液的压力从发酵罐的外流液出口流出,经管道进入气液分离罐。气液分离罐内径9cm,高19cm,有机玻璃做成。分离罐上盖有两个孔,内径3cm,外流液和气体由一个管孔进入后,液体下落,由分离罐底部的出孔(内径3cm)进入集液瓶。发酵气体则上浮,由分离罐盖上的另一管孔进入集气管。集气管的连接见10-3,该管为细长管,内径4.5cm,高100cm,容积1590ml,其上有3个与外界相通的孔;其操作程序为:在试验前向管内灌满水,然后关闭上端孔,开下端孔,让水流出,直至水压与外界大气压相等,水停止流出,使集气管上部为负气区,当发酵气体进入分离罐时,气体就进入负气区,同时排出一定量的水。当试验结束时,用与集气管规格相同的开口管与集气管组成“U”形管,并调节“U”形管的水平面,使两者相等,这时集气管内的气体压力与大气压相同,即可测定发酵气体体积,并能从上端孔取样分析气体组成,然后换算成标准大气压下的体积和组成。
⒉ RSⅠ—Ⅱ装置的检查与连接
从10-1可以看出搅拌系统相连的路线,10-2是整套装置连接后的背面图,10-3则是一个功能单位的连接图。下面简述装置连接流程和注意事项: 2.1 装置密封性能检测:
首先检查发酵罐的密封性。将发酵罐盖中央管的密封槽内装满密封油,用螺母旋紧,使搅拌条上下运动自如,在上下盖中间装好密封圈,拧紧螺丝,并关闭除CO2入口外的所有开关,将发酵罐浸没水中,以1.0kg/cm2的压力通入CO2半分钟,如果水中没有气泡,说明发酵罐密封良好,可以使用。
同样检查气液分离罐和集气管的密封性。 2.2 电系统检查
检查稳压电源输出电压和蠕动泵转速的稳定性,以及电机和减速器运转正常与否。
2.3 系统间连接流程
按照10-3,首先把蠕动泵的6根软管一端穿过橡皮塞放入缓冲液槽内,另一端分别连接6个发酵罐的进液孔。再将发酵罐的外流液出孔与气液分离罐入孔相接,气液分离罐的气体出口与集气管的侧孔相连接,气液分离罐下端的液体出口与集液瓶相连,集气管的下端孔与水平调节管相接。最后,也即在装置运转前连接发酵罐的搅拌条,密封发酵罐。至此,装置连接完毕。 ⒊ 瘤胃持续动态模拟装置(RSⅠ—Ⅱ)的操作程序 3.1 制备日粮
发酵罐使用颗粒日粮。制作方法是首先将所需的饲料用1.00mm的筛孔粉碎两遍,然后按需要的比例称重并混合均匀,用颗粒机压制成直径0.6cm,长3cm的颗粒备用。 3.2 配制缓冲液
近几年新出现的缓冲液配方很多,但都以McDougall在1948年测定的绵羊唾液矿物质组成为基础,并根据试验要求稍微修改得到的人工唾液。McDougall(1948)人工唾液的配方为每10升蒸馏水内含:NaHCO3 98克,Na2HPO4·12H2O 93克,NaCl 4.7克,KCl 5.7克,MgSO4·7H2O 1.2克,无水CaCl2 0.4克。配制方法是先把除无水CaCl2以外的其它试剂溶于蒸馏水并稀释至刻度,然后加入CaCl2,此时缓冲液的PH约为7.8-8.0,并有白色沉淀,这时迅速按1.5kg/cm2的压力向缓冲液内通入CO2,直至溶
液澄清,pH降到7.0-7.2(约30分钟),最后将缓冲液密封保存。缓冲液尽量在使用前配制,不要放置过久,以免PH变化和缓冲力下降。 3.3 准备固体接种
将被测日粮提前12小时装入尼龙袋,通过牛瘤胃瘘管放入瘤胃内,供微生物附着消化。
3.4 装置连接与预热
装置按本章的流程连接完毕后,向有机玻璃水浴槽内加60升蒸馏水,即水面到达发酵罐下盖处。启动加热管,调节控温仪为39℃,开动循环水泵,并在每个发酵罐内倒入620ml缓冲液,以使缓冲液得到预热,盖好水浴槽。 3.5 试验期操作
在瘘管牛晨饲2小时后,取3头牛的瘤胃液共2000ml,用两层纱布过滤,然后迅速向每个发酵罐内加入620ml。同时从瘤胃内取出已放置12小时的试验日粮接种袋,倒入相应的发酵罐中,每个罐内加入10克固体接种物。固体接种后再向每个发酵罐内加入一天的试验日粮,然后密封发酵罐,启动蠕动泵。向每个发酵罐内以1.0kg/cm2的压力通入CO2 2分钟,此时集气管与气液分离罐之间的连接开关必须关闭,通气完毕后,打开开关。4小时后,启动搅拌系统。 3.6 喂料
按试验需要的喂料量称取颗粒日粮,并把每天的喂料量分成所需等分,根据需要可以每天饲喂2次到8次。每次喂料6个发酵罐共需要2分钟,每次喂料后都要向发酵罐内通入1分钟CO2,维持厌氧。 3.7 试验周期
一个完整的试验期为10天,适应期7天,采样期3天。试验周期可以根据需要调节,但是适应期不得少于5天。 3.8 收集样品
包括发酵罐内采样、集液瓶采样、细菌分离和气体采样。
⑴ 发酵罐内采样通过CO2进口进行。这种采样的主要目的是研究NH3-N、VFA和PH等指标随时间变化的动态规律。采样方法是用50ml注射器接10cm细塑料管从CO2进口采样,立即分析各种指标。若不能立即分析样品,须向样品内加入一滴饱和氯化汞溶
液,并于低温保存。
⑵ 集液瓶采样是大量采样。目的在于研究各种营养成分变化的总量,包括NH3-N、VFA、TN和MCP,以及饲料各种成分的降解量。采样方法是将集液瓶放在2℃水浴中,按与外流总液体量的1:100向瓶内加入饱和氯化汞溶液。在采样期内每天都将外流液混合均匀,从每个集液瓶各取混合均匀的样品600ml,在-20℃冷冻保存,在采样期结束时将每个发酵罐连续3天的样品混合均匀,取2份500ml进行冷冻干燥,并将干燥样品经1mm筛孔粉碎,密封于低温下保存供以后分析。另取1份混合液50ml,-20℃保存,供测定总氮(TN),氨氮(NH3-N)和挥发性脂肪酸(VFA)。
⑶ 细菌分离。在每个试验期最后一天取样结束后,用每个发酵罐内的样品分别收集细菌。方法是:先用两层纱布过滤每个发酵罐的全部内容物,然后把过滤液在1000g下离心10分钟以除去饲料颗粒和原虫,再将上清液在2000g下离心20分钟,将上清液倒掉,并将沉淀物(细菌细胞)重新悬浮于去离子水中第二次离心,然后将沉淀物冷冻干燥,得到的细菌细胞用于测定嘌呤含量。
⑷ 气体取样。每天或全期试验结束后用“U”形管调节水平面,使发酵气体与外界大气的压力相等,然后读出体积,并换算为标准大气压下的体积。用注射器从集气管上部的开关孔取样,供分析气体组成。
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