專利名稱：多罐體氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于發(fā)酵工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多罐體氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵裝置。
技術(shù)背景自從1945年由微生物學(xué)家與化學(xué)工程師合作，將弗來明發(fā)現(xiàn)的青霉素成功地推向工業(yè)化生產(chǎn)以來，液體深層發(fā)酵技術(shù)已開拓出整個(gè)現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)。固態(tài)發(fā)酵因輸送、攪拌、溫度、濕度、pH、供氧等諸多問題缺少工程解決手段，一直達(dá)不到現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的要求而被忽視。關(guān)鍵問題是沒有符合現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)要求的，成熟的固態(tài)發(fā)酵罐。這已成為一個(gè)世界性難題。
現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)對(duì)微生物純種培養(yǎng)及大規(guī)模生產(chǎn)的嚴(yán)格要求，使液體深層發(fā)酵技術(shù)占據(jù)了統(tǒng)治地位。固態(tài)發(fā)酵工藝與設(shè)備因其易染菌，發(fā)酵條件難于控制，工業(yè)放大困難等原因，一直被認(rèn)為是一種古老而落后的發(fā)酵方法。但固態(tài)發(fā)酵的諸多優(yōu)點(diǎn)，如工藝流程簡短，原料來源廣泛、便宜，能耗低，無污染等，在生物反應(yīng)器研制中，具有強(qiáng)大的吸引力與生命力。為改變固態(tài)發(fā)酵工業(yè)這種落后局面，半個(gè)世紀(jì)以來，尤其是七十年代生化工程新學(xué)科提出以來，不乏有人試圖攻破這道難題，提出過多種解決方案。B.K.Lonsanc將之歸納為九種類型(1)轉(zhuǎn)鼓式，(2)木盒式，(3)加蓋盤式，(4)垂直培養(yǎng)盒式，(5)傾斜接種盒式，(6)淺盤式，(7)傳送帶式，(8)圓柱式，(9)混合式。K.E.Aidou將之分成十種類型，大同小異。如果按培養(yǎng)基運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來分，則可歸納成靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩大類。靜態(tài)是指培養(yǎng)基不運(yùn)動(dòng)，使傳質(zhì)、傳熱、供氧困難；溫度、濕度、pH難以控制。動(dòng)態(tài)是指培養(yǎng)基處于間斷或連續(xù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，雖然傳質(zhì)、傳熱、供氧大有改善，但機(jī)械部件對(duì)無菌操作不利，物料攪拌能耗高，破壞菌絲體，工程放大困難等。
人們一方面對(duì)傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵罐，如曲盤、曲箱、曲池努力進(jìn)行改進(jìn)，主要是使強(qiáng)體力勞動(dòng)機(jī)械化，嚴(yán)格通風(fēng)條件；另一方面積極研制適宜于微生物純種培養(yǎng)要求的密封型機(jī)械攪拌固態(tài)發(fā)酵器。其中研究最多的是轉(zhuǎn)鼓式，還有多層轉(zhuǎn)盤或轉(zhuǎn)耙式，多后翻根塔式，傳送帶式，機(jī)械提升式等。均因傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，嚴(yán)格密封困難，死角不易清洗干凈等原因，仍難達(dá)到現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)對(duì)純種培養(yǎng)及工業(yè)放大的實(shí)際要求。
現(xiàn)行的生產(chǎn)所用的固態(tài)發(fā)酵罐還是傳統(tǒng)的淺盤式與厚層通風(fēng)池式裝置，也有直接將培養(yǎng)基壓成圓餅狀或方磚塊置于房間內(nèi)。規(guī)模比較大的方法是遂道窯連續(xù)淺盤發(fā)酵，均為靜態(tài)類型，只能用于自然發(fā)酵生產(chǎn)過程。從化學(xué)反應(yīng)工程“三傳一反”理論的角度看，為強(qiáng)化傳質(zhì)、傳熱，動(dòng)態(tài)發(fā)酵器應(yīng)是發(fā)展方向。因此密閉式動(dòng)態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器曾是國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。尤其是轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器，有大量的相關(guān)的研究報(bào)導(dǎo)，并進(jìn)入到工業(yè)試驗(yàn)階段。均因難于防止雜菌污染而經(jīng)受不住長期生產(chǎn)考驗(yàn)。其它類型的密閉動(dòng)態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器均局限于實(shí)驗(yàn)室探索階段。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是解決目前固態(tài)發(fā)酵裝置存在的易染雜菌、傳熱傳質(zhì)和放大困難的問題，提供一種能純種培養(yǎng)、傳遞速率快和易放大的多罐體氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵裝置。
本實(shí)用新型的實(shí)施方案如下本實(shí)用新型提供的多罐體氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵裝置，其特征在于包括2或多個(gè)臥式圓筒形罐體1，每個(gè)罐體1的前、后端均設(shè)有可快速啟、閉罐門的快開門結(jié)構(gòu)6，每個(gè)罐體1的上罐壁兩端分別安裝由進(jìn)氣閥10控制的進(jìn)氣管，每個(gè)罐體1的下罐壁兩端分別安裝由排氣閥11控制的排氣管，罐體之間以管道連成一體以形成循環(huán)風(fēng)道，在罐壁內(nèi)部的上、下、左、右壁附近各設(shè)有冷卻排管8，每個(gè)冷卻排管8設(shè)有各自的冷凝水進(jìn)口管和冷凝水出水管，最后一個(gè)罐體1后部罐壁上連通用以強(qiáng)制罐內(nèi)氣體循環(huán)的離心式鼓風(fēng)機(jī)9；每個(gè)罐體1內(nèi)設(shè)有軸向放置的罐內(nèi)固定軌道16，罐內(nèi)固定軌道16上安裝有在其上作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)式料盤架14，活動(dòng)式料盤架14設(shè)有多個(gè)水平放置的供盛放固體培養(yǎng)基的淺盤15，每個(gè)罐體1的活動(dòng)式料盤架14為一排或二排；所述快開門蓋結(jié)構(gòu)6為錯(cuò)齒結(jié)構(gòu)罐體前端及罐蓋相對(duì)的表面上分別設(shè)有相互錯(cuò)開并緊密配合的呈凹凸形狀的凹狀錯(cuò)齒61和凸?fàn)铄e(cuò)齒611，罐蓋由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與罐體前端實(shí)行錯(cuò)齒式閉鎖；每個(gè)罐體外設(shè)有與位于罐體1之內(nèi)的軸向罐內(nèi)固定軌道16相連的罐外活動(dòng)軌道17，罐外活動(dòng)軌道17的另一端與設(shè)置在罐體外的罐外固定軌道18相連接，設(shè)置在罐外固定軌道18上的機(jī)械牽引車19牽引活動(dòng)式料盤架14進(jìn)出固態(tài)發(fā)酵罐。
本實(shí)用新型提供的多罐體氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵裝置，是將待發(fā)酵的固態(tài)物料置入壓力脈動(dòng)及循環(huán)流動(dòng)空氣的雙動(dòng)態(tài)環(huán)境中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵；所述的壓力脈動(dòng)環(huán)境為由裝在發(fā)酵罐罐體上的進(jìn)氣電磁閥控制向發(fā)酵罐罐體內(nèi)注入無菌空氣，使其壓力控制在1.5-3.5Kg/cm2范圍內(nèi)，當(dāng)壓力達(dá)到該設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣電磁閥，同時(shí)維持該壓力1-5min，然后開啟裝在發(fā)酵罐罐體上的排氣電磁閥，罐體內(nèi)泄壓，泄壓后保持罐內(nèi)壓力為0.1-0.5Kg/cm2，關(guān)閉排氣電磁閥，維壓10-60秒；之后，再次開啟進(jìn)氣電磁閥，重復(fù)上述加壓和泄壓過程，便實(shí)現(xiàn)發(fā)酵物料在脈動(dòng)壓力及循環(huán)流動(dòng)空氣的氣相雙動(dòng)態(tài)控制下的固態(tài)發(fā)酵。
本實(shí)用新型的基本思想是對(duì)固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)的氣相壓力人為施以周期脈動(dòng)，脈動(dòng)的周期、振幅及波形將隨不同發(fā)酵對(duì)象、發(fā)酵時(shí)間而改變；其次，在氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)設(shè)循環(huán)、風(fēng)道及多組冷卻排管，強(qiáng)制罐內(nèi)氣相空氣順次通過物料和冷卻排管，強(qiáng)制帶走物料中的熱量，并強(qiáng)制熱空氣與冷卻盤管熱量交換，降低發(fā)酵物料的溫度，并保證了發(fā)酵溫度與濕度的均勻一致與可調(diào)節(jié)性。這種氣相雙動(dòng)態(tài)方法和裝置將引起三重效應(yīng)(1)加速微生物的新陳代謝；(2)加速營養(yǎng)物與代謝產(chǎn)物在細(xì)胞壁內(nèi)外間的傳遞；(3)固態(tài)培養(yǎng)基堆積層內(nèi)顆粒間空隙中的氣相與反應(yīng)器內(nèi)氣相主體間的傳質(zhì)與傳熱方式將由分子擴(kuò)散轉(zhuǎn)變成對(duì)流擴(kuò)散。
傳統(tǒng)的固態(tài)堆積發(fā)酵，固體培養(yǎng)料堆積層內(nèi)微生物代謝產(chǎn)生的熱量與二氧化碳散發(fā)，主要是采用薄層，機(jī)械翻動(dòng)或下部鼓風(fēng)方法解決。而薄層發(fā)酵是靠縮短空隙內(nèi)靜態(tài)分子擴(kuò)散的行程，達(dá)到散熱目的。機(jī)械翻動(dòng)或下部鼓風(fēng)是變分子擴(kuò)散為對(duì)流擴(kuò)散，但對(duì)菌體有很大損傷。采用氣相雙動(dòng)態(tài)操作也可以變分子擴(kuò)散為對(duì)流擴(kuò)散，當(dāng)氣相主體壓力增高時(shí)，氣體會(huì)流入空隙，直至達(dá)到壓力平衡。當(dāng)氣相主體壓力降低時(shí)，空隙中的氣相壓力也會(huì)隨之流入氣相主體而使壓力降低，達(dá)到低壓平衡；同時(shí)，強(qiáng)制罐內(nèi)氣相空氣順次通過物料和冷卻排管，保證了發(fā)酵溫度與濕度的均勻一致與可調(diào)節(jié)性。
例如對(duì)纖維素酶發(fā)酵，采用氣相雙動(dòng)態(tài)發(fā)酵所得產(chǎn)品酶活比恒壓所得產(chǎn)品酶活高2～3倍。發(fā)酵時(shí)間一般縮短三分之一。例如B.t發(fā)酵，恒壓時(shí)為3天，變壓時(shí)為2天。對(duì)白僵菌或綠僵菌，一般為7天，變壓時(shí)為5天。核黃素發(fā)酵可以從12天縮短至7天，等等。白僵菌發(fā)酵的活孢子數(shù)，實(shí)驗(yàn)可達(dá)800億個(gè)/克，一般在500億個(gè)/克以上。
本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)1.無固體層機(jī)械翻動(dòng)裝置，由薄層、氣相雙動(dòng)態(tài)及循環(huán)風(fēng)機(jī)達(dá)到傳質(zhì)與傳熱要求。
2.由于無固體翻動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單容易密封，便于工業(yè)放大。
3.反應(yīng)器為一受壓容器，可用壓力蒸汽進(jìn)行嚴(yán)格的空罐或?qū)嵐逌缇?。無死角，便于清掃。
4.采用無菌壓縮空氣供氧，發(fā)酵過程中反應(yīng)器為正壓狀態(tài)，故能嚴(yán)格達(dá)到純種固態(tài)培養(yǎng)的要求。
5.氣相雙動(dòng)態(tài)有促進(jìn)微生物代謝、強(qiáng)化細(xì)胞內(nèi)外的傳質(zhì)，減少代謝產(chǎn)物的反饋抑制，從而有縮短發(fā)酵周期、提高轉(zhuǎn)化率的功能。
6.反應(yīng)器的環(huán)形結(jié)構(gòu)與循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)，使反應(yīng)器內(nèi)的溫度、濕度均勻一致。
7.反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置冷卻排管，加之循環(huán)風(fēng)機(jī)配合后，強(qiáng)制罐內(nèi)氣相空氣順次通過物料和冷卻排管，降低發(fā)酵物料的溫度，并便于反應(yīng)器內(nèi)溫度與濕度的調(diào)控。
8.氣相雙動(dòng)態(tài)的周期、振幅與波形由進(jìn)出氣閥的適時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)完成，可以隨發(fā)酵過程對(duì)供氧與發(fā)熱要求進(jìn)行計(jì)算機(jī)在線優(yōu)化控制。
本實(shí)用新型與傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵的本質(zhì)差別有(1)實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格意義上的純種培養(yǎng)。實(shí)現(xiàn)了規(guī)模性工業(yè)化生產(chǎn)。(2)周期刺激使發(fā)酵毒力效價(jià)提高3-5倍。(3)發(fā)酵過程中溫度、濕度、pH可控。(4)真空冷凝干燥不但不使毒力效價(jià)降低，反而有所提高.(5)無三廢排放。(6)設(shè)備投資雖比傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵法高，但又比液體深層發(fā)酵低得多。
該固態(tài)發(fā)酵方法徹底改變“固體發(fā)酵是一種古老而落后的生產(chǎn)方法”的流行觀念。現(xiàn)行的發(fā)酵工程與生化工程教科書將改寫，在諸多方面它比液體深層發(fā)酵方法更先進(jìn)?，F(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)技術(shù)史走過了一個(gè)螺旋階梯。
本氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵方法具有廣泛的適用性與推廣意義，是一種有別于液體深層發(fā)酵方法的新型固態(tài)發(fā)酵方法。實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代發(fā)酵工程所要求的工藝上純種培養(yǎng)，工程上大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的雙重目標(biāo)。這一高新技術(shù)在國際上也具有開創(chuàng)性，因?yàn)殚L期以來它也是國際上公認(rèn)的世界難題。
本申請(qǐng)人從1984年起一直堅(jiān)持對(duì)固態(tài)發(fā)酵技術(shù)及發(fā)酵裝置的研究，1999年在“四傳一反”非線性理論及其以法向力為動(dòng)力源的“外界周期刺激強(qiáng)化生物反應(yīng)及細(xì)胞內(nèi)外傳質(zhì)速率”的設(shè)計(jì)原理下，開發(fā)出本實(shí)用新型的氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵方法和裝置；并從0.5升試驗(yàn)到800升中試，再到25000升和70000升工業(yè)規(guī)模；建成了一固態(tài)發(fā)酵大規(guī)模純種培養(yǎng)蘇云金桿菌可濕性粉劑的示范性工廠，顯示出諸多優(yōu)于液體深層發(fā)酵技術(shù)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；既是對(duì)我國蘇云金桿菌產(chǎn)業(yè)化研究的突破，也是對(duì)固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的突破，還有可能是對(duì)“生物反應(yīng)工程”新學(xué)科基礎(chǔ)理論的突破。
操作程序如下首先用蒸汽對(duì)空罐(包括活動(dòng)式料盤架)進(jìn)行滅菌處理無菌，然后冷卻，同時(shí)通入無菌空氣，在無菌操作期間內(nèi)通過快開門結(jié)構(gòu)快速打開快開門，拉出活動(dòng)式料盤架，在多層淺盤上均勻分布接入菌種后的固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)層，馬上推入發(fā)酵裝置的罐體內(nèi)，關(guān)閉快開門，調(diào)整罐體內(nèi)溫度與濕度，施以氣相雙動(dòng)態(tài)控制，發(fā)酵完畢后可以利用加熱系統(tǒng)實(shí)施真空冷凝干燥?！癫僮鞣椒ㄖ饕僮魇怯脽o菌空氣對(duì)罐內(nèi)壓施以周期性脈動(dòng)，罐壓的變化曲線如圖1所示；罐體氣相壓力通過無菌空氣的充壓與瀉壓，在峰壓與空壓之間周期波動(dòng)；周期時(shí)間由充壓時(shí)間，峰壓穩(wěn)定時(shí)間，瀉壓時(shí)間及空壓穩(wěn)定時(shí)間四段組成，罐體內(nèi)始終處于正壓狀態(tài)。峰壓值一般為1.5--3.5kg/cm2，空壓一般為0.1--0.5kg/cm2，充壓時(shí)間較長，曲線上升平緩，一般在1～5分鐘，由氣源能力而定；瀉壓時(shí)間要求盡可能短，一般在一分鐘之內(nèi)，尤其是開始十秒鐘，壓降速度要快，使固體培養(yǎng)基潮濕顆粒之間的氣體發(fā)生突然膨脹而使料層發(fā)生松動(dòng)；峰壓時(shí)間與空壓時(shí)間由人為設(shè)定控制，一般峰壓穩(wěn)定時(shí)間大于空壓穩(wěn)定時(shí)間，并隨發(fā)酵時(shí)間而變化，一般在對(duì)數(shù)增長期，變化頻率高，延遲期與穩(wěn)定期頻率小。周期時(shí)間一般為15分鐘到150分鐘。由于罐壓操作簡單，自動(dòng)控制容易。


附圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本實(shí)用新型的長方形隔筒的縱向截面示意圖；
附圖3為罐內(nèi)固定軌道與罐外活動(dòng)軌道17、罐外固定軌道18之間的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4為罐體前端錯(cuò)齒結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5為罐蓋的錯(cuò)齒結(jié)構(gòu)示意圖；其中；罐體1 快開門結(jié)構(gòu)6進(jìn)氣閥10排氣閥11 隔板41 冷卻排管81冷凝水進(jìn)口管811冷凝水進(jìn)水管812冷卻排管8活動(dòng)式料盤架14 淺盤15 離心式鼓風(fēng)機(jī)9罐外活動(dòng)軌道17 罐外固定軌道18 機(jī)械牽引車19凹狀錯(cuò)齒61 凸?fàn)铄e(cuò)齒611罐內(nèi)固定軌道16實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步描述本實(shí)用新型實(shí)施例1用圖1所示的固態(tài)發(fā)酵裝置固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)B.t生物農(nóng)藥可濕性粉劑由圖1可知，本實(shí)用新型的氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵裝置，包括2或多個(gè)臥式圓筒形罐體1，每個(gè)罐體1的前、后端均設(shè)有可快速啟、閉罐門的快開門結(jié)構(gòu)6，每個(gè)罐體1的上罐壁兩端分別安裝由進(jìn)氣閥10控制的進(jìn)氣管，每個(gè)罐體1的下罐壁兩端分別安裝由排氣閥11控制的排氣管，罐體之間以管道連成一體以形成循環(huán)風(fēng)道，在罐壁內(nèi)部的上、下、左、右壁附近各設(shè)有冷卻排管8，每個(gè)冷卻排管8設(shè)有各自的冷凝水進(jìn)口管和冷凝水出水管，最后一個(gè)罐體1后部罐壁上連通用以強(qiáng)制罐內(nèi)氣體循環(huán)的離心式鼓風(fēng)機(jī)9；每個(gè)罐體1內(nèi)設(shè)有軸向放置的罐內(nèi)固定軌道16，罐內(nèi)固定軌道16上安裝有在其上作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)式料盤架14，活動(dòng)式料盤架14設(shè)有多個(gè)水平放置的供盛放固體培養(yǎng)基的淺盤15，每個(gè)罐體1的活動(dòng)式料盤架14為一排或二排；所述快開門蓋結(jié)構(gòu)6為錯(cuò)齒結(jié)構(gòu)罐體前端及罐蓋相對(duì)的表面上分別設(shè)有相互錯(cuò)開并緊密配合的呈凹凸形狀的凹狀錯(cuò)齒61和凸?fàn)铄e(cuò)齒611，罐蓋由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與罐體前端實(shí)行錯(cuò)齒式閉鎖；每個(gè)罐體外設(shè)有與位于罐體1之內(nèi)的軸向罐內(nèi)固定軌道16相連的罐外活動(dòng)軌道17，罐外活動(dòng)軌道17的另一端與設(shè)置在罐體外的罐外固定軌道18相連接，設(shè)置在罐外固定軌道18上的機(jī)械牽引車19牽引活動(dòng)式料盤架14進(jìn)出固態(tài)發(fā)酵罐。
本實(shí)施例使用的菌種蘇云金桿菌(B.t Var Kurstaki)；發(fā)酵基質(zhì)麩皮、棉子餅粉、玉米粉、米糠、玉米漿、生石灰，含水51-60％；發(fā)酵控制條件溫度30℃，濕度95％，壓力周期10-60分鐘，振幅0.5-3.0Kg/cm2，波形快速泄壓與充壓。
用本實(shí)用新型的氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵裝置、三角瓶發(fā)酵裝置和瓷盤發(fā)酵裝置對(duì)上述物料進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵對(duì)比試驗(yàn)其具體發(fā)酵步驟為將待發(fā)酵的固態(tài)物料置入本實(shí)施例的壓力脈動(dòng)及循環(huán)流動(dòng)空氣的氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵裝置(雙動(dòng)態(tài)環(huán)境)中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵；由進(jìn)氣電磁閥控制向發(fā)酵罐罐體內(nèi)注入無菌空氣，使其壓力控制在1.5-3.5Kg/cm2范圍內(nèi)，當(dāng)壓力達(dá)到該設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣電磁閥，同時(shí)維持該壓力1-5min，然后開啟裝在發(fā)酵罐罐體上的排氣電磁閥，罐體內(nèi)泄壓，泄壓后保持罐內(nèi)壓力為0.1-0.5Kg/cm2，關(guān)閉排氣電磁閥，維壓10-60秒；之后，再次開啟進(jìn)氣電磁閥，重復(fù)上述加壓和泄壓過程，便實(shí)現(xiàn)發(fā)酵物料在脈動(dòng)壓力及循環(huán)流動(dòng)空氣的氣相雙動(dòng)態(tài)控制下的固態(tài)發(fā)酵。
三角瓶發(fā)酵裝置和瓷盤發(fā)酵裝置為傳統(tǒng)的發(fā)酵裝置，在此不予以贅述；蘇云金桿菌Bacillus thuringiensis(B.t)殺蟲劑是國際上公認(rèn)的最有效，也最具代表性的微生物生態(tài)制劑，屬于生物防治范疇，用于殺滅鱗翅目、雙翅目、鞘翅目、直翅目等10個(gè)目500多種堿性胃昆蟲，在蔬菜、果樹、棉花、茶葉、煙草、森林、玉米、水稻、大豆、糧食儲(chǔ)存，乃至蚊、蠅等領(lǐng)域都具有很好的防治蟲害效果。由于它只對(duì)堿性胃昆蟲有毒殺作用，故對(duì)酸性胃的人、畜及鳥類無害，對(duì)環(huán)境無污染，害蟲難以形成抗藥性，是八十年代以來國際上迅速崛起的最重要的微生物殺蟲劑。
世界衛(wèi)生組織早已核實(shí)，B.t對(duì)人畜無害，對(duì)家禽、鳥類、魚類無害。幾十年來國內(nèi)外從未發(fā)現(xiàn)B.t生產(chǎn)人員有過中毒現(xiàn)象。
我國B.t質(zhì)量部頒標(biāo)準(zhǔn)有兩類產(chǎn)品，共六個(gè)規(guī)格。一種是乳劑，毒力效價(jià)有2000IU/μl，4000IU/μl，8000IU/μl三個(gè)等級(jí)。另一種是可濕性粉劑，毒力效價(jià)有8000IU/mg，16000IU/mg，32000IU/mg。國際市場的可濕性粉劑一般為16000IU/mg。國內(nèi)產(chǎn)品多為乳劑，毒力效價(jià)2000IU/μl。
應(yīng)用本實(shí)用新型的氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵裝置，連續(xù)55罐批，平均毒力效價(jià)16000IU/mg，最高批次達(dá)23000IU/mg。與現(xiàn)行的液體深層發(fā)酵路線比較，氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)B.t生物農(nóng)藥可濕性粉劑可行性研究結(jié)論。
1、B.t可濕性粉劑為國家環(huán)保急需產(chǎn)品，對(duì)綠色食品生產(chǎn)具有特殊意義。從去年起全國各省市政府發(fā)布通令，蔬菜生產(chǎn)禁止使用化學(xué)農(nóng)藥，為B.t發(fā)展提供了新的契機(jī)。
2、氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵裝置是我國自行研制開發(fā)的，在國內(nèi)外均具有重大開創(chuàng)性意義。與國內(nèi)外通行的液體深層發(fā)酵技術(shù)比較，設(shè)備投資只有四分之一，生產(chǎn)成本只有2.5分之一。為生態(tài)工業(yè)與生態(tài)農(nóng)業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
3、我國液體深層發(fā)酵法生產(chǎn)B.t可濕性粉劑技術(shù)尚未過關(guān)，一般以乳劑出售，保存期只有三個(gè)月，而可濕性粉劑保存期可在三年以上。本固態(tài)發(fā)酵裝置將開創(chuàng)我國B.t可濕性粉劑產(chǎn)業(yè)化的新局面。
其固態(tài)發(fā)酵對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果如下表

實(shí)施例2本實(shí)施例使用的是本實(shí)用新型的三罐體結(jié)構(gòu)，其他步驟同實(shí)施例1，其“微生物飼料添加劑用臘狀芽孢桿菌(Bacillus cereus)DM423”的固態(tài)發(fā)酵對(duì)比試驗(yàn)的結(jié)果如下表

實(shí)施例3本實(shí)施例使用的裝置和步驟同實(shí)施例1，所進(jìn)行“白僵菌生物農(nóng)藥生產(chǎn)”的固態(tài)發(fā)酵的結(jié)果如下白僵菌是一種半知菌類的蟲生真菌，寄主范圍廣，致病力強(qiáng)，對(duì)人畜林木作物無毒害，不傷害天敵，不污染環(huán)境，是應(yīng)用最廣泛的微生物殺蟲劑之一。白僵菌屬于昆蟲的真菌病原菌，通過昆蟲的表皮或氣孔進(jìn)入昆蟲體內(nèi)，使昆蟲致病而死。對(duì)食葉害蟲均有較好的殺蟲效果，特別是對(duì)森林害蟲有特效。市場前景廣闊。目前，我國是生產(chǎn)和應(yīng)用白僵菌殺蟲劑的第一大國，每年施用面積約50萬公頃，在防治松毛蟲和玉米螟方面作出了重要貢獻(xiàn)。在國外，一般采用液體發(fā)酵生產(chǎn)白僵菌，其生產(chǎn)成本高；國內(nèi)大多是淺盤培養(yǎng)，生產(chǎn)規(guī)模小，污染嚴(yán)重，產(chǎn)品不穩(wěn)定，只是個(gè)別林場小規(guī)模季節(jié)性生產(chǎn)自用。我國生產(chǎn)白僵菌制劑主要采用淺盤固態(tài)培養(yǎng)和液固兩相法。本法還存在著工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長、成本高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，其產(chǎn)品還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需要。
采用我們多年研制的周期刺激固態(tài)發(fā)酵罐生產(chǎn)白僵菌，可以保證純種發(fā)酵，并易放大規(guī)模發(fā)酵，效價(jià)比淺盤培養(yǎng)提高2-3倍。白僵菌發(fā)酵的活孢子數(shù)，實(shí)驗(yàn)可達(dá)800億個(gè)/克，一般在500億個(gè)/克以上。
權(quán)利要求1.一種多罐體氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵裝置，其特征在于包括2或多個(gè)臥式圓筒形罐體(1)，每個(gè)罐體(1)的前、后端均設(shè)有可快速啟、閉罐門的快開門結(jié)構(gòu)(6)，每個(gè)罐體(1)的上罐壁兩端分別安裝由進(jìn)氣閥(10)控制的進(jìn)氣管，每個(gè)罐體(1)的下罐壁兩端分別安裝由排氣閥(11)控制的排氣管，罐體之間以管道連成一體以形成循環(huán)風(fēng)道，在罐壁內(nèi)部的上、下、左、右壁附近各設(shè)有冷卻排管(8)，每個(gè)冷卻排管(8)設(shè)有各自的冷凝水進(jìn)口管和冷凝水出水管，最后一個(gè)罐體(1)后部罐壁上連通用以強(qiáng)制罐內(nèi)氣體循環(huán)的離心式鼓風(fēng)機(jī)(9)；每個(gè)罐體(1)內(nèi)設(shè)有軸向放置的罐內(nèi)固定軌道(16)，罐內(nèi)固定軌道(16)上安裝有在其上作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)式料盤架(14)，活動(dòng)式料盤架(14)設(shè)有多個(gè)水平放置的供盛放固體培養(yǎng)基的淺盤(15)。
2.按權(quán)利要求2所述的氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的裝置，其特征在于，每罐體(1)的活動(dòng)式料盤架(14)為一排或二排。
3.按權(quán)利要求2所述的氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的裝置，其特征在于，所述快開門蓋結(jié)構(gòu)(6)為錯(cuò)齒結(jié)構(gòu)罐體前端及罐蓋相對(duì)的表面上分別設(shè)有相互錯(cuò)開并緊密配合的呈凹凸形狀的凹狀錯(cuò)齒(61)和凸?fàn)铄e(cuò)齒(611)，罐蓋由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與罐體前端實(shí)行錯(cuò)齒式閉鎖。
4.按權(quán)利要求2所述的氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的裝置，其特征在于，每個(gè)罐體外設(shè)有與位于罐體(1)之內(nèi)的軸向罐內(nèi)固定軌道(16)相連的罐外活動(dòng)軌道(17)，罐外活動(dòng)軌道(17)的另一端與設(shè)置在罐體外的罐外固定軌道(18)相連接，設(shè)置在罐外固定軌道(18)上的機(jī)械牽引車(19)牽引活動(dòng)式料盤架(14)進(jìn)出固態(tài)發(fā)酵罐。
專利摘要本實(shí)用新型涉及的多罐體氣相雙動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵裝置，包括2或多個(gè)臥式圓筒形罐體，每個(gè)罐體的前、后端均設(shè)有快開門結(jié)構(gòu)，罐體上罐壁兩端分別安裝由進(jìn)氣閥控制的進(jìn)氣管，下罐壁兩端分別安裝由排氣閥控制的排氣管，罐體之間以管道連成一體以形成循環(huán)風(fēng)道，在罐壁內(nèi)部的上、下、左、右壁附近設(shè)有帶有各自的冷凝水進(jìn)口管和冷凝水出水管的冷卻排管，最后一個(gè)罐體后部罐壁上連通用以強(qiáng)制罐內(nèi)氣體循環(huán)的離心式鼓風(fēng)機(jī)；罐內(nèi)設(shè)有軸向放置的罐內(nèi)固定軌道，罐內(nèi)固定軌道上安裝帶淺盤的活動(dòng)式料盤架，可完成微生物純種培養(yǎng)，容易放大，發(fā)酵效價(jià)高，無三廢，適用生物農(nóng)藥、酶制劑、農(nóng)用抗生素、單細(xì)胞蛋白等發(fā)酵生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C12M1/00GK2522423SQ022011
公開日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2002年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月22日
發(fā)明者陳洪章, 李佐虎 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院過程工程研究所