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申请/专利权人：中科国思生物科技研究（广州）有限公司

摘要：一种弗兰克氏菌生产微生物肥料的智能化生产设备，包括有菌粉投料器、发酵罐、抽液离心器、冷冻干燥机、复合搅拌器、造粒装置和真空冷冻装置依次连接，所述菌粉投料器由自动供料装置提供菌粉原料，所述发酵罐还连接有发酵液供应装置，所述发酵液供应装置通过自动传输管道与发酵罐连接，所述冷冻干燥机设有菌粉循环回路与菌粉投料器连接，所述复合搅拌器还连接有若干辅料供应装置和微生物菌剂供应装置。本发明将弗兰克氏菌菌粉通过智能化和自动化设备进行批量生产，得到应用弗兰克氏菌特性的微生物肥料，提高生产设备的批量化生产，有效提高微生物肥料的生产效率和产量。

主权项：1.一种弗兰克氏菌生产微生物肥料的智能化生产设备，其特征是：包括有菌粉投料器、发酵罐、抽液离心器、冷冻干燥机、复合搅拌器、造粒装置和真空冷冻装置依次连接，所述菌粉投料器由自动供料装置提供菌粉原料，所述发酵罐还连接有发酵液供应装置，所述发酵液供应装置通过自动传输管道与发酵罐连接，所述冷冻干燥机设有菌粉循环回路与菌粉投料器连接，所述复合搅拌器还连接有若干辅料供应装置和微生物菌剂供应装置。

全文数据：一种弗兰克氏菌生产微生物肥料的智能化生产设备技术领域[0001]本发明涉及应用弗兰克氏菌的微生物肥料生产设备，特别是一种弗兰克氏微生物肥料的智能化生产设备。背景技术[0002]地球上能将大气中植物不能利用的分子态氮N2，含量占大气成分70%以上，通过生物固氮将其转变为植物可利用的NH3和有机氮的生物都属于原核生物。可分为三类：自生固氮菌、联合固氮菌和共生固氮菌。[0003]1、自生固氮菌一一是指能够在自由生活状态下固氮的微生物总称。在自然界种类很多，有光合细菌和非光合细菌两类。自生固氮菌固定的氮素只能满足本身生长繁殖需要后就不再固氮了，它们的固氮效率很低。据测定，每消耗1克碳水化合物可固定10毫克氮，所以，这个类群的微生物对土壤、作物的氮素供应作用不大。[0004]2、联合固氮菌一一他们可在特定植物根际环境中生长、繁殖，利用植物根系分泌物和脱落物提供能源物质，这种互利关系称为联合固氮。联合固氮体系在雀稗、小麦、水稻、甘蔗、玉米、高粱等根部都有。他们的固氮效率一般为每年每公顷固氮量为0.5〜1斤纯氮。[0005]3、共生固氮菌——是指能与宿主植物的根部形成特定固氮组织结构一根瘤的一类微生物。它们彼此共生在一起，植物向微生物提供光合产物，供微生物生长发育固氮所需，微生物则向植物提供固定的氮素营养,双方互为有利。这类固氮菌有豆科植物根瘤固氮菌和弗兰克菌。据测定，根瘤菌每年每公顷可固定纯氮约为13.3公斤，约折合标准化肥130斤含氮量21%为一标准吨），这些氮素几乎都被可被植物利用。[0006]弗兰克氏菌是放线菌目中的一个唯一能固定大气中氮素的属。它的固氮量又大于豆科根瘤菌的3-5倍以上，占共生固氮总量的60%以上，占地球上氮素来源的8〇%以上。像植木根部弗兰克菌固氮量为85-300公斤氮公顷年（kgN2hay，秋桤木固氮量为40-157,红枝桤木为140-209,沙棘为47〜179,木麻黄为229,马桑为150。固定大气中lkgN2素相当于施2.5kg的尿素，这些植物他们一年的固氮量相当亩施24-50kg的尿素，而大豆只相当亩施14kg尿素。随着放线菌植物树龄的增长，每年都有新增50%以上的新生根瘤，所以固氮总量随树龄的增加成递增式增长。可见，弗兰克Frankia菌结瘤固氮，对地球上可利用化合态氮的来源与陆地生态系统中氮循环和生态平衡起着极为重要的作用，同时也绿化了大地，提高了土壤肥力，创建和改善了人类生存条件和质量，起到了巨大的生态学效益。[0007]白茬地施入弗兰克菌粉后对土壤增肥作用[0008]在2〇m2贫瘠的白茬地上，施入弗兰克氏菌粉，混合到20cm土层后，6个月内对土壤肥效的作用看到，施入弗兰克菌量由低到高，可使土壤有机质含量提高了〇_22%-〇_76%;水解氮提高了8_81%-14_28%;可溶性有机磷提高了1.21%-4_85%;速效钾提高了1_3%-2_61%。表明，当人工加入土壤中大量弗兰克菌，使土壤微生物菌群以弗兰克菌占优势后，它的功能不仅能自身大量固氮，而且还能提高了土壤有机质和水解氮的含量，还能使土壤中原来难溶的磷、钾元素部分转化为可溶性植物利用的营养。[0009]弗兰克菌对土壤改土配肥作用[0010]弗兰克菌有以下功能：（1可以和宿主植物共生结瘤固氮；（2在土壤中通过固氮细胞器一一泡囊能自生固氮；（3这些固定的初级产物氮素是NH4,它可以通过生物酶转化为氨基酸和蛋白质，供土壤中植物、微生物、动物利用，同时又能熟化土壤，增加有机质，形成水溶性的团粒结构，修复土壤板结，改善土壤理化性能和营养，配肥地力，使贫土变沃土，改良盐碱、消除重金属污染等作用。而且对衰退的土壤具有积极的增肥、改土作用，更有希望使荒漠变良田。[0011]弗兰克菌对重金属污染土壤的改造作用[0012]弗兰克菌有能力约束和隔离几种有毒的重金属，如镍、铜、铅、锌和镉，钼的含量也会f低。水培实验表明，在铜、镍、锌、铅和镉的存在下，植物根、芽和总重都会降低。弗兰克菌受镍的影响较少，因为镍是固氮酶和氢化酶活性成分。弗兰克菌株已经被证明是具有抗铅性的，它可以和大量铅结合减轻了铅对植物的伤害。这些机制的累积相互作用，可能解释弗兰克菌的非凡作用。研究表明，弗兰克菌能耐受500摩尔升的锰，10摩尔的铜，10摩尔的锌，10摩尔的铝，0.33-0.65毫摩尔的钴，对他们有很高的抵抗力。土壤中铁元素的存在是有益的，它能最大程度地减少因金属胁迫而导致的对弗兰克菌的生长抑制。弗兰克菌对铜耐受力的原因是铜可与细胞表面和运输蛋白相结合，减轻了铜的危害性。[0013]故，将弗兰克氏菌菌粉做成微生物肥料对地球上可利用化合态氮的来源与陆地生态系统中氮循环和生态平衡起着极为重要的作用，同时也绿化了大地，提高了土壤肥力，创建和改善了人类生存条件和质量，起到了巨大的生态学效益。[0014]然而现有技术缺少对弗兰克氏菌制作成微生物肥料的相关方案，所以研究一种能将弗兰克氏菌生成为微生物肥料的智能化设备，自动化和批量化生产是急需要解决的问题。发明内容[0015]本发明提出的一种弗兰克氏微生物肥料的智能化生产设备，解决了现有技术问题的一个或者多个。[0016]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种弗兰克氏菌生产微生物肥料的智能化生产设备，其中：包括有菌粉投料器、发酵罐、抽液离心器、冷冻干燥机、复合搅拌器、造粒装置和真空冷冻装置依次连接，所述菌粉投料器由自动供料装置提供菌粉原料，所述发酵罐还连接有发酵液供应装置，所述发酵液供应装置通过自动传输管道与发酵罐连接，所述冷冻干燥机设有菌粉循环回路与菌粉投料器连接，所述复合搅拌器还连接有若干辅料供应装置和微生物菌剂供应装置。[0017]作为本发明的进一步改进:所述菌粉投料器有自动供料装置提供弗兰克氏菌菌粉，所述弗兰克氏菌菌粉由弗兰克氏菌菌种、玉米淀粉、蛋白胨、酵母浸膏、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁、氯化钾、柠檬酸铁、微量元素液在发酵装置中进行发酵形成菌丝和孢子，然后用无菌水洗脱后进行离心得到菌体，将菌体通过真空冷冻干燥冻干所得。[0018]所述弗兰克氏菌菌粉由玉米淀粉50-80份、蛋白胨20-50份、酵母浸膏5-10份、磷酸二氢钾1_3份、磷酸氢二钾3_6份、硫酸镁1-4份、氯化钾1-3份、1%的柠檬酸铁1-10份、微量元素液1-10份、弗兰克氏菌菌种0.1-0.5份组成，在发酵装置中，28〜32。：、时间5〜7天进行发酵，待发酵装置中明显形成菌丝，在进一步形成孢子，然后用无菌水洗脱出来，进行离心，获得弗兰克氏菌菌体，然后利用真空冷冻干燥技术冻干菌体获得弗兰克氏菌菌粉。[0019]作为本发明的进一步改进:所述弗兰克氏菌菌粉由弗兰克氏菌菌种、豆柏、麦麸、氯化钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁在发酵装置中进行发酵形成菌丝和孢子，然后用无菌水洗脱后进行离心得到菌体，将菌体通过真空冷冻干燥冻干所得。[0020]所述弗兰克氏菌菌粉由豆柏40-60份、麦麸20-40份、氯化钾1-10份、磷酸二氢钾1-3份、磷酸氢二钾3_6份、硫酸镁1-4份、弗兰克氏菌菌种〇•1-0.5份组成，在发酵装置中，28〜32°C、时间5〜7天进行发酵，待发酵装置中明显形成菌丝，在进一步形成孢子，然后用无菌水洗脱出来，进行离心，获得弗兰克氏菌菌体，然后利用真空冷冻干燥技术冻干菌体获得弗兰克氏菌菌粉。[0021]作为本发明的进一步改进:所述弗兰克氏菌菌种由沙棘根部根瘤通过根瘤切片摇床培养、酶处理和蔗糖密度梯度离心的其中一种方法所得，所述弗兰克氏菌菌种通过紫外线、氯化锂、硫酸二乙酯复合诱变或紫外线、失重环境复合诱变30-60min繁殖下一代。[0022]所述根瘤切片将根瘤清洗干净，放入95%乙醇中消毒5min，转入0.1%的氯化萊中进一步消毒灭菌5〜lOmin，然后用无菌水彻底清洗，切成1〜3mm的薄片接入Qmod培养基中，28〜30°C培养。[0023]所述摇床培养将新鲜根瘤清洗干净，挑选出健壮饱满的瘤瓣，用75%的乙醇真空渗入lanin，再用无菌的0•l5molL，pH为7•0的磷酸盐缓冲液洗去残留乙醇，转入〇•1%氯化汞溶液中真空渗入消毒10〜15min，放入无菌研钵中，加入少量石英砂制成匀浆，400目尼龙网过滤，滤液接入Qmod培养基中，在摇床上震荡培养28°C，140〜180rmin。[0024]所述酶处理将瘤瓣表面消毒后，置于0.5%纤维素酶和2%果胶酶的0.65molL的甘露醇酶解液中，25°C保温15小时，然后切片，用解剖针破去皮层使菌体释放出来，然后将菌液接种到平板上进行划线培养28°C。[0025]所述蔗糖密度梯度离心在无菌条件下制备根瘤匀浆悬液，加入己制备好的含有不同浓度的蔗糖溶液25%，30%，35%，40%，45%，50%等），0〜4。：，10000g，离心3小时，在不同浓度蔗糖溶液夹层中吸取菌液，28°C培养。[0026]作为本发明的进一步改进:所述发酵罐、抽液离心器均设有若干组，若干组所述抽液离心器均接入冷冻干燥机。[0027]作为本发明的进一步改进:所述辅料供应装置包括玉米淀粉供应器、氮磷钾肥供应器、硫酸镁供应器、柠檬酸铁供应器、微量元素液供应器、豆粕供应器和麦麸供应器。[0028]作为本发明的进一步改进:所述微生物菌剂供应装置包括解磷细菌供应器和解钾细菌供应器。[0029]作为本发明的进一步改进:所述菌粉投料器由自动供料装置提供弗兰克氏菌菌粉，弗兰克氏菌菌粉按份量进入相应发酵罐中，若干组发酵罐由发酵液供应装置输入发酵液，所述弗兰克氏菌菌粉在发酵罐中发酵5_7天，所述抽液离心器抽取相应发酵罐中的原料抽液分离，发酵液通过抽液离心器的回收管道进行回收，所述发酵液中的菌粉输送至冷冻干燥机进行冷冻干燥，经过冷冻干燥后弗兰克氏菌菌粉进入复合搅拌器中进行搅拌，所述冷冻干燥机中部分弗兰克氏菌菌粉通过菌粉循环回路输送至菌粉投料器中继续投料发酵。[0030]作为本发明的进一步改进:所述复合搅拌器中还通过辅料供应装置和微生物菌剂供应装置提供辅料和微生物菌剂，所述弗兰克氏菌菌粉、辅料和微生物菌剂在复合搅拌器中充分搅拌，由复合搅拌器的输出管道输送至造粒装置进行造粒，形成微生物肥料颗粒，经过真空冷冻装置冷冻千燥后得到微生物肥料，包装出厂。[0031]与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0032]本发明将弗兰克氏菌菌粉通过智能化和自动化设备进行批量生产，得到应用弗兰克氏菌特性的微生物肥料，提高生产设备的批量化生产，有效提高微生物肥料的生产效率和产量。附图说明[0033]图1为本发明的结构示意图。具体实施方式[0034]现结合实施例对本发明进一步说明：[0035]参考图1，一种弗兰克氏菌生产微生物肥料的智能化生产设备，其中：包括有菌粉投料器1、发酵罐2、抽液离心器3、冷冻干燥机4、复合搅拌器5、造粒装置6和真空冷冻装置7依次连接，所述菌粉投料器1由自动供料装置提供菌粉原料，所述发酵罐2还连接有发酵液供应装置8，所述发酵液供应装置8通过自动传输管道与发酵罐2连接，所述冷冻干燥机4设有菌粉循环回路9与菌粉投料器丨连接，所述复合搅拌器5还连接有若干辅料供应装置⑺和微生物菌剂供应装置11。[0036]所述发酵罐、抽液离心器均设有七组，七组所述抽液离心器均接入冷冻干燥机。[0037]所述辅料供应装置包括玉米淀粉供应器、氮磷钾肥供应器、硫酸镁供应器、柠檬酸铁供应器、微量元素液供应器、豆粕供应器和麦麸供应器。所述微生物菌剂供应装置包括解磷细菌供应器和解钾细菌供应器。[0038]所述菌粉投料器由自动供料装置提供l.5-15kg弗兰克氏菌菌粉，弗兰克氏菌菌粉按每组发酵罐〇_2_2kg的弗兰克氏菌菌粉投入发酵罐中，七组发酵罐由发酵液供应装置输入相应适合量的发酵液，所述弗兰克氏菌菌粉在发酵罐中发酵5-7天，在发酵完成后经过无菌水洗脱出来进入所述抽液离心器进行离心；[0039]所述发酵液通过抽液离心器的回收管道进行回收，剩下弗兰克氏菌菌粉经过发酵和抽取发酵液后达到30-35kg，七组发酵罐中弗兰克氏菌菌粉相应进入冷冻干燥机中进行冷冻干燥。所述冷冻干燥机中预留1.5kh-15kg的弗兰克氏菌菌粉通过菌粉循环回路输送至菌粉投料器中继续投料发酵。[0040]所述冷冻干燥机中的弗兰克氏菌菌粉进入所述复合搅拌器，所述复合搅拌器中还通过辅料供应装置和微生物菌剂供应装置提供辅料和微生物菌剂；[0041]所述辅料、微生物菌剂和弗兰克氏菌菌粉的重量份包括有玉米淀粉50-80份、氮磷钾肥20_5〇份、硫酸镁1-4份、1%的柠檬酸铁1-10份、微量元素液1-10份、弗兰克氏菌菌粉1-5份，其中，所述微量元素液由硼酸、二水氯化锰、七水硫酸锌、五水硫酸铜、二水锰酸钠、六水氯化钙组成，所述氮磷钾肥由尿素、磷酸一钙和硫酸钾组成。[0042]所述弗兰克氏菌菌粉、辅料和微生物菌剂在复合搅拌器中充分搅拌，由复合搅拌器的输出管道输送至造粒装置进行造粒，形成微生物肥料颗粒，经过真空冷冻装置冷冻干燥后得到微生物肥料，包装出厂。[0043]综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

权利要求：1.一种弗兰克氏菌生产微生物肥料的智能化生产设备，其特征是:包括有菌粉投料器、发酵罐、抽液离心器、冷冻干燥机、复合搅拌器、造粒装置和真空冷冻装置依次连接，所述菌粉投料器由自动供料装置提供菌粉原料，所述发酵罐还连接有发酵液供应装置，所述发酵液供应装置通过自动传输管道与发酵罐连接，所述冷冻干燥机设有菌粉循环回路与菌粉投料器连接，所述复合搅拌器还连接有若干辅料供应装置和微生物菌剂供应装置。2.根据权利要求1所述的一种弗兰克氏菌生产微生物肥料的智能化生产设备，其特征是:所述菌粉投料器有自动供料装置提供弗兰克氏菌菌粉，所述弗兰克氏菌菌粉由弗兰克氏菌菌种、玉米淀粉、蛋白胨、酵母浸膏、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁、氯化钾、柠檬酸铁、微量元素液在发酵装置中进行发酵形成菌丝和孢子，然后用无菌水洗脱后进行离心得到菌体，将菌体通过真空冷冻干燥冻干所得。3.根据权利要求2所述的一种弗兰克氏菌生产微生物肥料的智能化生产设备，其特征是:所述弗兰克氏菌菌粉由弗兰克氏菌菌种、豆柏、麦麸、氯化钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁在发酵装置中进行发酵形成菌丝和孢子，然后用无菌水洗脱后进行离心得到菌体，将菌体通过真空冷冻干燥冻干所得。4.根据权利要求2或3所述的一种弗兰克氏菌生产微生物肥料的智能化生产设备，其特征是:所述弗兰克氏菌菌种由沙棘根部根瘤通过根瘤切片、摇床培养、酶处理和蔗糖密度梯度离心的其中一种方法所得，所述弗兰克氏菌菌种通过紫外线、氯化锂、硫酸二乙酯复合诱变或紫外线、失重环境复合诱变30-60min繁殖下一代。5.根据权利要求1所述的一种弗兰克氏菌生产微生物肥料的智能化生产设备，其特征是:所述发酵罐、抽液离心器均设有若干组，若干组所述抽液离心器均接入冷冻干燥机。6.根据权利要求1所述的一种弗兰克氏菌生产微生物肥料的智能化生产设备，其特征是:所述辅料供应装置包括玉米淀粉供应器、氮磷钾肥供应器、硫酸镁供应器、柠檬酸铁供应器、微量元素液供应器、豆粕供应器和麦麸供应器。7.根据权利要求1所述的一种弗兰克氏菌生产微生物肥料的智能化生产设备，其特征是:所述微生物菌剂供应装置包括解磷细菌供应器和解钾细菌供应器。8.根据权利要求1、2、5、6、7任一项所述的一种弗兰克氏菌生产微生物肥料的智能生产设备，其特征是:所述菌粉投料器由自动供料装置提供弗兰克氏菌菌粉，弗兰克氏菌菌粉按份量进入相应发酵罐中，若干组发酵罐由发酵液供应装置输入发酵液，所述弗兰克氏菌菌粉在发酵罐中发酵5-7天，所述抽液离心器抽取相应发酵罐中的原料抽液分离，发酵液通过抽液离心器的回收管道进行回收，所述发酵液中的菌粉输送至冷冻干燥机进行冷冻干燥，经过冷冻干燥后弗兰克氏菌菌粉进入复合搅拌器中进行搅拌，所述冷冻干燥机中部分弗兰克氏菌菌粉通过菌粉循环回路输送至菌粉投料器中继续投料发酵。~9.根据权利要求8所述的一种弗兰克氏菌生产微生物肥料的智能生产设备，其特征是：所述复合搅拌器中还通过辅料供应装置和微生物菌剂供应装置提供辅料和微生物菌剂，所述弗兰克氏菌菌粉、辅料和微生物菌剂在复合搅拌器中充分搅拌，由复合搅拌器的输出管道输送至造粒装置进行造粒，形成微生物肥料颗粒，经过真空冷冻装置冷冻干燥后得到微生物肥料，包装出厂。

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