專利名稱：一種固態(tài)發(fā)酵裝置及其發(fā)酵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)酵工業(yè)領(lǐng)域，特別是一種固態(tài)發(fā)酵裝置及其發(fā)酵方法。
背景技術(shù)：
固態(tài)發(fā)酵是在不含或僅含少量游離水的固體基質(zhì)上進行的生物反應(yīng)過程，其單位容積產(chǎn)量大、產(chǎn)品濃度高，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，涉及到抗生素、酶制劑、有機酸、食品添加劑、生物農(nóng)藥和生物肥料、飼料等產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵迫切要求純菌種大規(guī)模生產(chǎn)，相關(guān)研究和應(yīng)用取得了不少進展。但是，適合于純菌種大規(guī)模培養(yǎng)的固態(tài)發(fā)酵設(shè)備缺乏嚴(yán)重制約了固態(tài)發(fā)酵的應(yīng)用。困擾固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵是解決了固態(tài)發(fā)酵傳熱、傳質(zhì)差、污染控制難和空間利用率低等問題。為此，人們在固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器進行了長期的探索，研制出許多種固態(tài)發(fā)酵設(shè)備，主要包括靜態(tài)固態(tài)發(fā)酵設(shè)備和動態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器。靜態(tài)固態(tài)發(fā)酵設(shè)備包括床架式、淺盤式、圓盤式和填充床式固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置等，其結(jié)構(gòu)簡單，采用薄層物料增大傳質(zhì)傳熱面進行發(fā)酵，以克服發(fā)酵過程中傳質(zhì)、傳熱的困難，但是，靜態(tài)固態(tài)發(fā)酵設(shè)備的傳質(zhì)、傳熱的效率較低，物料薄、裝填系數(shù)低，自動化程度低、勞動強度大、污染難于控制。動態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器主要有攪拌式和轉(zhuǎn)筒式兩種。動態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器將物料滅菌、接種、發(fā)酵等工序集為一個反應(yīng)器內(nèi)完成，通過機械攪動物料與通氣等方法進行傳質(zhì)、傳熱，因此，自動化程度高、污染易于控制。由于動態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器料層較厚，需要機械直接攪動發(fā)酵物料或轉(zhuǎn)動罐體通過其內(nèi)壁上的抄板翻動物料，此類固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器的料層較厚不能夠太厚。因此，動態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器的難以大型化而且裝填系數(shù)也低，并且由于翻動物料容易破壞真菌菌絲，其應(yīng)用范圍也受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目第一個目的是提供一種不僅能夠高效傳質(zhì)傳熱，而且剪切力較小的固態(tài)發(fā)酵裝置。本發(fā)明的第二個目的是提供一種固態(tài)發(fā)酵制豆瓣曲的發(fā)酵方法，它能夠減少勞動強度，使得豆瓣曲中無雜質(zhì)污染。本發(fā)明的第三個目的是提供一種固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)綠僵菌孢子粉的發(fā)酵方法，它能使得綠僵菌孢子粉上無雜菌污染。本發(fā)明的第四個目的是提供一種固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)菌體蛋白飼料的發(fā)酵方法，它能夠使得菌體蛋白飼料無雜質(zhì)污染，提高粗蛋白含量。本發(fā)明的目的是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種固態(tài)發(fā)酵裝置，所述該裝置包括橫向設(shè)置的矩形發(fā)酵箱，在發(fā)酵箱的一端端部設(shè)置有帶封閉門的進出料口，在進出料口兩側(cè)設(shè)置有與發(fā)酵箱連通的進氣管道和帶噴頭的液流管道，在發(fā)酵箱另一端的端部設(shè)置有出氣管道，在發(fā)酵箱內(nèi)水平設(shè)置有至少一層物料孔板，在所述發(fā)酵箱的外底部設(shè)置有震動電機和支撐架，所述支撐架與外底部的中部活動地連接。為了防止出氣管道沒堵塞，便于排氣，在所述的發(fā)酵箱內(nèi)靠出氣管道的出氣口處豎直設(shè)置有排氣孔板。為了省力，在所述發(fā)酵箱外底部靠出氣管道端設(shè)置有千斤頂。為了省力，所述支撐架通過設(shè)置在支撐架上的軸承與發(fā)酵箱外底部連接。為了便于控制氣體的進出以及物料的進出，在所述的出氣管道、進氣管道和物料進出管道上均設(shè)置有閥門。一種利用固態(tài)發(fā)酵裝置進行豆瓣曲的發(fā)酵方法，它包括如下步驟:
(1)物料準(zhǔn)備:將購得的商品蠶豆干豆瓣去除雜物；
(2)裝料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱的進出料口向上傾斜，開動震動電機，將干凈的蠶豆干豆瓣從進出料口分層裝入，裝填系數(shù)為65%，裝料完畢后關(guān)閉震動電機；
(3)鋪料物料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱處于水平位置，開動震動電機，震動8-10分鐘，使箱體內(nèi)各層的豆瓣鋪平；
(4)滅菌:從進氣管道通入高溫蒸汽消滅菌，滅菌溫度100-125°C，滅菌時間30-60分
鐘； (5)接種:將米曲霉曲種與無菌水按1:50混合，從液流管道通入發(fā)酵箱；豆瓣與曲種液按照100:30混合；
(6)發(fā)酵:維持反應(yīng)器箱體內(nèi)物料溫度30-35°C進行發(fā)酵；當(dāng)溫度到達35°C時開始通風(fēng)，開啟千斤頂使箱體反復(fù)升降，開啟震動電機使物料震動，直至溫度到達30°C時停止通風(fēng)、箱體升降和震動；
(7)發(fā)酵結(jié)束后，豆瓣曲中無雜菌污染，含米曲霉孢子粉3-5%。一種利用固態(tài)發(fā)酵裝置生產(chǎn)綠僵菌孢子粉的發(fā)酵方法，它包括如下步驟:
(1)裝料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱的進出料口向上傾斜，開動震動電機，將大米從進出料口分層裝入，裝填系數(shù)為60%，裝料完畢后關(guān)閉震動電機；
(2)鋪料物料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱處于水平位置，開動震動電機，震動8-10分鐘，使箱體內(nèi)各層的大米鋪平；
(3)滅菌:從進氣管道通入高溫蒸汽消滅菌，滅菌溫度100-125°C，滅菌時間30-90分
鐘；
(4)接種:將綠僵菌孢子粉與無菌水按1:100混合，從液流管道通入發(fā)酵箱；豆瓣與曲種液按照100:35混合；
(5)發(fā)酵:維持發(fā)酵箱體內(nèi)物料溫度25-30°C進行發(fā)酵，當(dāng)溫度到達30°C時開始通風(fēng)，開啟千斤頂使箱體反復(fù)升降，開啟震動電機使物料震動，直至溫度到達25°C時停止通風(fēng)、箱體升降和震動；
(6)發(fā)酵結(jié)束后，大米上無雜菌污染，含孢子粉1_3%。一種利用固態(tài)發(fā)酵裝置生產(chǎn)菌體蛋白飼料的發(fā)酵方法，它包括如下步驟:
(I)物料準(zhǔn)備:在糟渣中加入糠麩10-15%和玉米面10-15%，均勻攪拌，使其含水量達到45-55% ,用 1%石灰水調(diào)至 ρΗ5.5 — 6.5 ;(2 )裝料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱的進出料口向上傾斜，開動震動電機，將物料從進出料口分層裝入，裝填系數(shù)為60%，裝料完畢后關(guān)閉震動電機；
(3)鋪料物料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱處于水平位置，開動震動電機，震動8-10分鐘，使箱體內(nèi)各層的大米鋪平；
(4)滅菌:從進氣口通入高溫蒸汽消滅菌，滅菌溫度100-125°C，滅菌時間30-60分
鐘；
(5)接種:由按物料總量的5-10%接入由假絲酵母和白地霉等量混合的菌液，菌液從液流管道通入發(fā)酵箱；
(6)發(fā)酵:維持發(fā)酵箱內(nèi)物料溫度28-32°C進行發(fā)酵，當(dāng)溫度到達32°C時開始通風(fēng)，開啟千斤頂使箱體反復(fù)升降，開啟震動電機使物料震動，直至溫度到達28°C時停止通風(fēng)、箱體升降和震動； (7)發(fā)酵結(jié)束后，每克干重活性細胞數(shù)3.0-4.0X109 /克，粗蛋白含量高達20-25%。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、裝填系數(shù)高的優(yōu)點，采用它不但能夠高效的傳質(zhì)傳熱，而且在使用過程中，能夠使得物料之間的剪切力較小，防止了菌絲或菌體受到傷害，同時，還防止了物料受到污染，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。


本發(fā)明的

如下:
圖1為本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵裝置結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖1的右側(cè)視圖的局部剖視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的說明，但本發(fā)明并不局限于這些實施方式，任何在本實施例基本精神上的改進或替代，仍屬于本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護的范圍。如圖1、2所示，一種固態(tài)發(fā)酵裝置，所述該裝置包括橫向設(shè)置的矩形發(fā)酵箱1，在發(fā)酵箱I的一端端部設(shè)置有帶封閉門2的進出料口 3，在進出料口 3兩側(cè)設(shè)置有與發(fā)酵箱I連通的進氣管道4和帶噴頭14的液流管道5，在發(fā)酵箱I另一端的端部設(shè)置有出氣管道6，在發(fā)酵箱I內(nèi)水平設(shè)置有至少一層物料孔板7，在所述發(fā)酵箱I的外底部設(shè)置有震動電機8和支撐架9，所述支撐架9與外底部的中部活動地連接。進一步，在所述的發(fā)酵箱I內(nèi)靠出氣管道6的出氣口處豎直設(shè)置有排氣孔板10，這樣做能夠防止物料進入到出氣管道將其堵塞。為了使得操作者更加省力，在所述發(fā)酵箱I外底部靠出氣管道6端設(shè)置有千斤頂11 ;所述支撐架9通過設(shè)置在支撐架9上的軸承12與發(fā)酵箱I外底部連接。為了方便操作者控制進出氣和物料，在所述的出氣管道6、進氣管道4和液流管道5上均設(shè)置有閥門13。本發(fā)明是這樣使用的:開啟千斤頂11，使得進出料口 3向上傾斜；然后開啟震動電機8，將物料從進出料口 3裝入，裝料完畢后關(guān)閉震動電機8。
開啟千斤頂11，使得發(fā)酵箱I處于水平，開啟震動電機8震動，使得物料平鋪在物料孔板7上。根據(jù)物料的不同，通過進氣管道4將高溫蒸汽送入發(fā)酵箱I內(nèi)；通過液流管道5上的噴頭14將冷卻水或營養(yǎng)液等送入發(fā)酵箱1，冷卻后，再通過液流管道5通入菌絲或菌種。在發(fā)酵的過程中，根據(jù)情況進行通氣、震動或箱體傾斜。在本發(fā)明中，由于支撐架9位于發(fā)酵箱外底部的中部位置，使得發(fā)酵箱I形成了翹翹板，這樣就便于在翻動物料的過程中，物料與物料之間的剪切力最小，菌絲或菌種不易受到傷害。在本發(fā)明中，物料孔板7的個數(shù)可根據(jù)實際情況進行設(shè)置，在本發(fā)明中，可使得發(fā)酵箱的裝填系數(shù)達到60% 65%。實施例1:
一種利用固態(tài)發(fā)酵裝置進行豆瓣曲的發(fā)酵方法，它包括如下步驟:
(1)物料準(zhǔn)備:將購得的商品蠶豆干豆瓣去除雜物；
(2)裝料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱的進出料口向上傾斜，開動震動電機，將干凈的蠶豆干豆瓣從進出料口分層裝入，裝填系數(shù)為65%，裝料完畢后關(guān)閉震動電機；
(3)鋪料物料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱處于水平位置，開動震動電機，震動8-10分鐘，使箱體內(nèi)各層的豆瓣鋪平；
(4)滅菌:從進氣管道通入高溫蒸汽消滅菌，滅菌溫度100-125°C，滅菌時間30-60分
鐘；
(5)接種:將米曲霉曲種與無菌水按1:50混合，從液流管道通入發(fā)酵箱；豆瓣與曲種液按照100:30混合；
(6)發(fā)酵:維持反應(yīng)器箱體內(nèi)物料溫度30-35°C進行發(fā)酵；當(dāng)溫度到達35°C時開始通風(fēng)，開啟千斤頂使箱體反復(fù)升降，開啟震動電機使物料震動，直至溫度到達30°C時停止通風(fēng)、箱體升降和震動；
(7)發(fā)酵結(jié)束后，豆瓣曲中無雜菌污染，含米曲霉孢子粉3-5%。實施例2:
一種利用固態(tài)發(fā)酵裝置生產(chǎn)綠僵菌孢子粉的發(fā)酵方法，它包括如下步驟:
(1)裝料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱的進出料口向上傾斜，開動震動電機，將大米從進出料口分層裝入，裝填系數(shù)為60%，裝料完畢后關(guān)閉震動電機；
(2)鋪料物料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱處于水平位置，開動震動電機，震動8-10分鐘，使箱體內(nèi)各層的大米鋪平；
(3)滅菌:從進氣管道通入高溫蒸汽消滅菌，滅菌溫度100-125°C，滅菌時間30-90分
鐘； (4)接種:將綠僵菌孢子粉與無菌水按1:100混合，從液流管道通入發(fā)酵箱；豆瓣與曲種液按照100:35混合；
(5)發(fā)酵:維持發(fā)酵箱體內(nèi)物料溫度25-30°C進行發(fā)酵，當(dāng)溫度到達30°C時開始通風(fēng)，開啟千斤頂使箱體反復(fù)升降，開啟震動電機使物料震動，直至溫度到達25°C時停止通風(fēng)、箱體升降和震動；
(6)發(fā)酵結(jié)束后，大米上無雜菌污染，含孢子粉1_3%。
實施例3:
一種利用固態(tài)發(fā)酵裝置生產(chǎn)菌體蛋白飼料的發(fā)酵方法，其特征是:它包括如下步驟:
(I)物料準(zhǔn)備:在糟渣中加入糠麩10-15%和玉米面10-15%，均勻攪拌，使其含水量達到45-55% ,用 1%石灰水調(diào)至 ρΗ5.5 — 6.5 ;
(2 )裝料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱的進出料口向上傾斜，開動震動電機，將物料從進出料口分層裝入，裝填系數(shù)為60%，裝料完畢后關(guān)閉震動電機；
(3)鋪料物料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱處于水平位置，開動震動電機，震動8-10分鐘，使箱體內(nèi)各層的大米鋪平；
(4)滅菌:從進氣口通入高溫蒸汽消滅菌，滅菌溫度100-125°C，滅菌時間30-60分
鐘；
(5)接種:由按物料總量的5-10%接入由假絲酵母和白地霉等量混合的菌液，菌液從液流管道通入發(fā)酵箱；
(6)發(fā)酵:維持發(fā)酵箱內(nèi)物料溫度28-32°C進行發(fā)酵，當(dāng)溫度到達32°C時開始通風(fēng)，開啟千斤頂使箱體反復(fù)升降，開啟震動電機使物料震動，直至溫度到達28°C時停止通風(fēng)、箱體升降和震動；
(7)發(fā)酵結(jié)束后，每克干重活性 細胞數(shù)3.0 4.0X IO9 /克，粗蛋白含量高達20 25%。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)發(fā)酵裝置，其特征是:所述該裝置包括橫向設(shè)置的矩形發(fā)酵箱(1)，在發(fā)酵箱(I)的一端端部設(shè)置有帶封閉門(2)的進出料口(3)，在進出料口(3)兩側(cè)設(shè)置有與發(fā)酵箱(I)連通的進氣管道(4)和帶噴頭(14)的液流管道(5)，在發(fā)酵箱(I)另一端的端部設(shè)置有出氣管道(6)，在發(fā)酵箱(I)內(nèi)水平設(shè)置有至少一層物料孔板(7)，在所述發(fā)酵箱(I)的外底部設(shè)置有震動電機(8 )和支撐架(9 )，所述支撐架(9 )與外底部的中部活動地連接。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)發(fā)酵裝置，其特征是:在所述的發(fā)酵箱(I)內(nèi)靠出氣管道(6)的出氣口處豎直設(shè)置有排氣孔板(10)。
3.如權(quán)利要求2所述的固態(tài)發(fā)酵裝置，其特征是:在所述發(fā)酵箱(I)外底部靠出氣管道(6)端設(shè)置有千斤頂(11)。
4.如權(quán)利要求3所述的固態(tài)發(fā)酵裝置，其特征是:所述支撐架(9)通過設(shè)置在支撐架(9)上的軸承(12)與發(fā)酵箱(I)外底部連接。
5.如權(quán)利要求4所述的固態(tài)發(fā)酵裝置，其特征是:在所述的出氣管道(6)、進氣管道(4)和液流管道(5)上均設(shè)置有閥門(13)。
6.一種利用權(quán)利要求1 一 5任一權(quán)利要求所述的固態(tài)發(fā)酵裝置進行豆瓣曲的發(fā)酵方法，其特征是:它包括如下步驟: (1)物料準(zhǔn)備:將購得的商品蠶豆干豆瓣去除雜物； (2)裝料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱的進出料口向上傾斜，開動震動電機，將干凈的蠶豆干豆瓣從進出料口分層裝入，裝填系數(shù)為65%，裝料完畢后關(guān)閉震動電機； (3)鋪料物料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱處于水平位置，開動震動電機，震動8-10分鐘，使箱體內(nèi)各層的豆瓣鋪平； (4)滅菌:從進氣管道通入高溫蒸汽消滅菌，滅菌溫度100-125°C，滅菌時間30-60分鐘； (5)接種:將米曲霉曲種與無菌水按1:50混合，從液流管道通入發(fā)酵箱；豆瓣與曲種液按照100:30混合； (6)發(fā)酵:維持反應(yīng)器箱體內(nèi)物料溫度30-35°C進行發(fā)酵；當(dāng)溫度到達35°C時開始通風(fēng)，開啟千斤頂使箱體反復(fù)升降，開啟震動電機使物料震動，直至溫度到達30 °C時停止通風(fēng)、箱體升降和震動； (7)發(fā)酵結(jié)束后，豆瓣曲中無雜菌污染，含米曲霉孢子粉3-5%。
7.一種利用權(quán)利要求1 一 5任一權(quán)利要求所述的固態(tài)發(fā)酵裝置生產(chǎn)綠僵菌孢子粉的發(fā)酵方法，其特征是:它包括如下步驟: (1)裝料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱的進出料口向上傾斜，開動震動電機，將大米從進出料口分層裝入，裝填系數(shù)為60%，裝料完畢后關(guān)閉震動電機； (2)鋪料物料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱處于水平位置，開動震動電機，震動8-10分鐘，使箱體內(nèi)各層的大米鋪平； (3)滅菌:從進氣管道通入高溫蒸汽消滅菌，滅菌溫度100-125°C，滅菌時間30-90分鐘； (4)接種:將綠僵菌孢子粉與無菌水按1:100混合，從液流管道通入發(fā)酵箱；豆瓣與曲種液按照100:35混合； (5)發(fā)酵:維持發(fā)酵箱體內(nèi)物料溫度25-30°C進行發(fā)酵，當(dāng)溫度到達30°C時開始通風(fēng)，開啟千斤頂使箱體反復(fù)升降，開啟震動電機使物料震動，直至溫度到達25°C時停止通風(fēng)、箱體升降和震動； (6)發(fā)酵結(jié)束后，大米上無雜菌污染，含孢子粉1_3%。
8.一種利用權(quán)利要求1 一 5任一權(quán)利要求所述的固態(tài)發(fā)酵裝置生產(chǎn)菌體蛋白飼料的發(fā)酵方法，其特征是:它包括如下步驟: (I)物料準(zhǔn)備:在糟渣中加入糠麩10-15%和玉米面10-15%，均勻攪拌，使其含水量達到45-55% ,用 1%石灰水調(diào)至 ρΗ5.5 — 6.5 ; (2 )裝料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱的進出料口向上傾斜，開動震動電機，將物料從進出料口分層裝入，裝填系數(shù)為60%，裝料完畢后關(guān)閉震動電機； (3)鋪料物料:開啟千斤頂，使發(fā)酵箱處于水平位置，開動震動電機，震動8-10分鐘，使箱體內(nèi)各層的大米鋪平； (4)滅菌:從進氣口通入高溫蒸汽消滅菌，滅菌溫度100-125°C，滅菌時間30-60分鐘； (5)接種:由按物料總量的5-10%接入由假絲酵母和白地霉等量混合的菌液，菌液從液流管道通入發(fā)酵箱； (6)發(fā)酵:維持發(fā)酵箱內(nèi)物料溫度28-32°C進行發(fā)酵，當(dāng)溫度到達32°C時開始通風(fēng)，開啟千斤頂使箱體反復(fù)升降，開啟震動電機使物料震動，直至溫度到達28°C時停止通風(fēng)、箱體升降和震動； (7)發(fā)酵結(jié)束后， 每克干重活性細胞數(shù)3.0-4.0X109 /克，粗蛋白含量高達20-25%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固態(tài)發(fā)酵裝置及其發(fā)酵方法，該裝置包括橫向設(shè)置的矩形發(fā)酵箱(1)，在發(fā)酵箱(1)的一端端部設(shè)置有帶封閉門(2)的進出料口(3)，在進出料口(3)兩側(cè)設(shè)置有與發(fā)酵箱(1)連通的進氣管道(4)和帶噴頭(14)的液流管道(5)，在發(fā)酵箱(1)另一端的端部設(shè)置有出氣管道(6)，在發(fā)酵箱(1)內(nèi)水平設(shè)置有至少一層物料孔板(7)，在所述發(fā)酵箱(1)的外底部設(shè)置有震動電機(8)和支撐架(9)，所述支撐架(9)與外底部的中部活動地連接。本發(fā)明不但能夠高效的傳質(zhì)傳熱，而且在使用過程中，能夠使得物料之間的剪切力較小，防止了菌絲或菌體受到傷害，同時，還防止了物料受到污染，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
文檔編號C12N3/00GK103194373SQ20131012183
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
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