一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置制造方法
【專利摘要】一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置，包括發(fā)酵系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、固體物料系統(tǒng)、液態(tài)物料系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)，發(fā)酵系統(tǒng)包括帶有攪拌裝置的發(fā)酵罐，發(fā)酵罐頂部依次設(shè)有料液進(jìn)口、排氣口、壓力計(jì)接口和進(jìn)氣口，發(fā)酵罐前端右上側(cè)設(shè)有進(jìn)料口，發(fā)酵罐前端左下側(cè)設(shè)有出料口，進(jìn)料口和出料口中間均設(shè)有視窗；固體物料系統(tǒng)包括上料裝置和傳送帶；電氣控制系統(tǒng)主要包括攪拌控制單元、溫度控制單元、料液控制單元、供氣控制單元、進(jìn)出料控制單元和顯示器。本發(fā)明集固體培養(yǎng)基的蒸料滅菌、發(fā)酵、接種、烘干粉碎功能于一體，自動(dòng)化程度高、雜菌感染率低，大大縮短生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
【專利說明】一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微生物反應(yīng)裝置，特別是一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微生物發(fā)酵技術(shù)是利用微生物的某種特性，通過現(xiàn)代工程技術(shù)手段進(jìn)行工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)，它主要包括工業(yè)生產(chǎn)菌菌種的選育、發(fā)酵條件的控制和優(yōu)化、發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的分離、提取和精制等過程。一般發(fā)酵工藝按照培養(yǎng)基物理性狀的不同，將發(fā)酵方式分為固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵兩大類，而由于液態(tài)發(fā)酵所得產(chǎn)物的有效成分與固態(tài)發(fā)酵相比較少，且固態(tài)發(fā)酵技術(shù)發(fā)展已久，應(yīng)用十分廣泛。
[0003]當(dāng)今，微生物制種技術(shù)存在著菌種孢子粉大量繁殖，導(dǎo)致生產(chǎn)困難，嚴(yán)重制約微生物工程技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化及工業(yè)化應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)中的固態(tài)發(fā)酵設(shè)備大部分專注于微生物發(fā)酵的某一過程，如實(shí)現(xiàn)空氣過濾與發(fā)酵的結(jié)合、發(fā)酵與接種的結(jié)合，功能單一，不能集多功能和集約式技術(shù)于一體，從而導(dǎo)致生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低和雜菌感染率高。
[0004]CN 101974409B于2013年5月I日公開了一種細(xì)菌培養(yǎng)發(fā)酵罐裝置及其發(fā)酵工藝，其發(fā)酵罐頂部設(shè)有清洗消毒注入管、加料管和空氣輸入管，發(fā)酵罐有PLC控制器，其輸入端與設(shè)置在罐體內(nèi)的溫度傳感器、PH值傳感器、溶氧值傳感器和攪拌速度傳感器相連，發(fā)酵罐罐體下側(cè)設(shè)有排料管，清洗消毒管與純蒸汽輸入管、注射用水輸入管、酸堿洗液輸入管、純化水輸入管和生活飲用水輸入管相接通，純蒸汽輸入管旁路通向設(shè)置有空氣過濾器的空氣進(jìn)氣管，然而該發(fā)明為液體發(fā)酵裝置，不能實(shí)現(xiàn)固體發(fā)酵，功能也較為單一。
[0005]CN 102443535B于2013年5月I日公開了一種固態(tài)發(fā)酵生物反應(yīng)器，其反應(yīng)器包括一反應(yīng)箱體，所述反應(yīng)箱體中部設(shè)置多孔的物料層隔板，將反應(yīng)箱體分成上層的發(fā)酵室和下層的通氣室兩部分；反應(yīng)器還包括發(fā)酵控制系統(tǒng)，用于對(duì)攪拌單元、溫度控制單元、濕度控制單元、供氣控制單元和發(fā)酵尾氣檢測(cè)處理單元進(jìn)行控制，以保證溫度、濕度、通氣、攪拌及尾氣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，該發(fā)明只能進(jìn)行發(fā)酵工藝，需在其他設(shè)備中進(jìn)行接種和烘干粉碎,導(dǎo)致生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)。
[0006]以上兩個(gè)技術(shù)方案均存在人工手動(dòng)放料和取料的問題，自動(dòng)化程度低、雜菌感染率高，且進(jìn)、出料口均設(shè)置于發(fā)酵罐頂部或底部，不易觀察作業(yè)情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種集固體培養(yǎng)基的蒸料滅菌、微生物菌種的接種培養(yǎng)和菌種孢子烘干與粉碎功能的微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置，自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單、雜菌感染率低，大大縮短生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置，包括發(fā)酵系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、固體物料系統(tǒng)、液態(tài)物料系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。發(fā)酵系統(tǒng)包括帶有攪拌裝置的發(fā)酵罐；供氣系統(tǒng)包括通過管路依次連接的空氣壓縮機(jī)、空氣預(yù)過濾器和空氣精過濾器；液態(tài)物料系統(tǒng)包括儲(chǔ)料箱和儲(chǔ)水箱。
[0009]攪拌裝置帶有雙向S型螺旋攪拌槳；發(fā)酵罐頂部依次設(shè)有料液進(jìn)口、排氣口、壓力計(jì)接口和進(jìn)氣口 ；發(fā)酵罐前端右上側(cè)設(shè)有進(jìn)料口，發(fā)酵罐前端左下側(cè)設(shè)有出料口，進(jìn)料口和出料口中間均設(shè)有視窗；發(fā)酵罐的料液進(jìn)口分成并聯(lián)三條支路，第一條支路經(jīng)旁通閥與濕度控制器管路連接，第二條支路經(jīng)泵體與儲(chǔ)料箱連接，第三條支路經(jīng)泵體與儲(chǔ)水箱連接；料液進(jìn)口下側(cè)設(shè)有噴淋裝置；發(fā)酵罐的進(jìn)氣口分成并聯(lián)兩條支路，一條支路經(jīng)真空閥與真空泵管路連接，另一條支路經(jīng)直通進(jìn)氣截止閥和旁路的減壓閥與空氣精過濾器出氣口管路連接。
[0010]固體物料系統(tǒng)包括上料裝置和傳送帶，上料裝置帶有懸臂，懸臂延伸至發(fā)酵罐進(jìn)料口端部；傳送帶安裝于發(fā)酵罐出料口端部。
[0011]進(jìn)一步，所述電氣控制系統(tǒng)包括PLC控制器，PLC控制器輸入端分別與設(shè)置在發(fā)酵罐中心位置的溫度傳感器、PH傳感器、氧含量傳感器和濕度傳感器相連；所述PLC控制器輸出端分別與攪拌控制單元、溫度控制單元、料液控制單元、供氣控制單元、進(jìn)出料控制單元和顯示器相連；所述攪拌控制單元用于控制攪拌槳行走方向、攪拌速度及時(shí)間；所述溫度控制單元用于控制夾套內(nèi)加熱器的啟停和參數(shù)調(diào)節(jié)；所述料液控制單元通過儲(chǔ)料箱流量計(jì)和儲(chǔ)水箱流量計(jì)控制儲(chǔ)料箱和儲(chǔ)水箱的流量；所述供氣控制單元對(duì)真空泵、空氣壓縮機(jī)、空氣預(yù)過濾器和空氣精過濾器進(jìn)行啟停控制和參數(shù)調(diào)節(jié)；所述進(jìn)出料控制單元用于控制上料裝置和傳送帶的啟停與速度。
[0012]進(jìn)一步，所述溫控系統(tǒng)包括設(shè)于發(fā)酵罐外側(cè)的夾套，夾套內(nèi)裝有加熱器，加熱器外側(cè)設(shè)有保溫層，所述夾套下側(cè)設(shè)有進(jìn)水口，上側(cè)設(shè)有出水口，夾套的進(jìn)水口和出水口分別連接補(bǔ)水箱的出水口和進(jìn)水口。
[0013]進(jìn)一步，所述攪拌槳安裝于發(fā)酵罐下部的2/5處。
[0014]進(jìn)一步，所述發(fā)酵罐上 部1/5處可整體拆卸。
[0015]進(jìn)一步，所述噴淋裝置為平行于發(fā)酵罐罐體的噴嘴。
[0016]進(jìn)一步，所述發(fā)酵罐為雙錐圓筒臥式發(fā)酵罐。
[0017]進(jìn)一步，所述發(fā)酵罐底部設(shè)有排污口。
[0018]進(jìn)一步，所述上料裝置為Z字形上料機(jī)或螺桿上料機(jī)。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn):1.縮短生產(chǎn)時(shí)間:具有蒸料滅菌、接種、菌種培養(yǎng)、烘干粉碎功能，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵罐體內(nèi)原位連續(xù)作業(yè)，大大縮短生產(chǎn)時(shí)間；2.操作方便:進(jìn)、出料口均設(shè)置在發(fā)酵罐前端，既能方便進(jìn)出料，又能通過視窗查看物料作業(yè)；3.自動(dòng)化程度高:采用上料裝置自動(dòng)投放固體物料，采用傳送帶自動(dòng)輸出產(chǎn)品至目的位置，減少了雜菌感染率；4.攪拌效果好:采用雙向S型螺旋攪拌槳實(shí)現(xiàn)混合物料的快速、均勻攪拌。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明夾套的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明Z字形上料機(jī)示意圖；
圖4為本發(fā)明電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 框圖。【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0022]參照?qǐng)Df 4，一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置，包括發(fā)酵系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、固體物料系統(tǒng)、液態(tài)物料系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。
[0023]供氣系統(tǒng)包括通過管路依次連接的空氣壓縮機(jī)1、空氣預(yù)過濾器2和空氣精過濾器3 ；
液態(tài)物料系統(tǒng)包括儲(chǔ)料箱4和儲(chǔ)水箱5，儲(chǔ)料箱4用于儲(chǔ)藏液體菌種，儲(chǔ)水箱5用于儲(chǔ)藏?zé)o菌水；
發(fā)酵系統(tǒng)包括帶有攪拌裝置的發(fā)酵罐6，攪拌裝置帶有雙向S型螺旋攪拌槳61，攪拌槳61安裝于發(fā)酵罐6下部的2/5處；發(fā)酵罐6為雙錐圓筒臥式發(fā)酵罐，公稱容積為2000L，裝料系數(shù)為0.5^0.65，發(fā)酵罐6上部1/5處可整體拆卸；發(fā)酵罐6頂部依次設(shè)有料液進(jìn)口 62、排氣口 63、壓力計(jì)接口 64和進(jìn)氣口 65，發(fā)酵罐6底部設(shè)有排污口 66，發(fā)酵罐6前端右上側(cè)設(shè)有進(jìn)料口 67，發(fā)酵罐6前端左下側(cè)設(shè)有出料口 68，進(jìn)料口 67和出料口 68中間均設(shè)有視窗69 ;發(fā)酵罐6的料液進(jìn)口 62分成并聯(lián)三條支路，第一條支路經(jīng)旁通閥71與濕度控制器7管路連接，第二條支路經(jīng)泵體41與儲(chǔ)料箱4連接，第三條支路經(jīng)泵體51與儲(chǔ)水箱5連接；料液進(jìn)口 62下側(cè)設(shè)有噴淋裝置，噴淋裝置為平行于發(fā)酵罐罐體的噴嘴(圖中未示出)；發(fā)酵罐6的進(jìn)氣口 65分成并聯(lián)兩條支路，一條支路經(jīng)真空閥81與真空泵8管路連接，另一條支路經(jīng)直通進(jìn)氣截止閥31和旁路的減壓閥32與空氣精過濾器3出氣口管路連接；固體物料系統(tǒng)包括上料裝置和傳送帶9，上料裝置為Z字形上料機(jī)10或螺桿上料機(jī)(圖中未示出)，上料裝置帶有懸臂101，懸臂101延伸至發(fā)酵罐6的進(jìn)料口 67端部；傳送帶9安裝于發(fā)酵罐6的出料口 68端部；
溫控系統(tǒng)包括設(shè)于發(fā)酵罐6外 側(cè)的夾套11，夾套11內(nèi)裝有加熱器12,加熱器12外側(cè)設(shè)有保溫層13，所述夾套11下側(cè)設(shè)有進(jìn)水口 110，上側(cè)設(shè)有出水口 111，夾套11的進(jìn)水口110和出水口 111分別連接補(bǔ)水箱14的出水口 141和進(jìn)水口 140 ；
電氣控制系統(tǒng)包括PLC控制器15, PLC控制器15輸入端分別與設(shè)置在發(fā)酵罐6中心位置的溫度傳感器16、PH傳感器17、氧含量傳感器18和濕度傳感器19相連；PLC控制器15輸出端分別與攪拌控制單元20、溫度控制單元21、料液控制單元22、供氣控制單元23、進(jìn)出料控制單元24和顯示器25相連；攪拌控制單元20用于控制攪拌槳61行走方向、攪拌速度及時(shí)間；溫度控制單元21用于控制夾套11內(nèi)加熱器12的啟停和參數(shù)調(diào)節(jié)；料液控制單元22通過儲(chǔ)料箱流量計(jì)221和儲(chǔ)水箱流量計(jì)222控制儲(chǔ)料箱4和儲(chǔ)水箱5的流量；供氣控制單元23對(duì)真空泵8、空氣壓縮機(jī)1、空氣預(yù)過濾器2和空氣精過濾器3進(jìn)行啟?？刂坪蛥?shù)調(diào)節(jié)；進(jìn)出料控制單元24用于控制上料裝置和傳送帶9的啟停與速度。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，對(duì)微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置的操作步驟結(jié)合實(shí)施例進(jìn)行具體介紹。
[0025]實(shí)施例1:
參照?qǐng)D1~4，采用固體菌種進(jìn)行微生物固態(tài)制種及發(fā)酵，具體包括以下步驟:
I)蒸料與滅菌:通過上料裝置向發(fā)酵罐6的進(jìn)料口 67內(nèi)自動(dòng)加入固體培養(yǎng)基，開啟真空泵8保持發(fā)酵罐6內(nèi) 的真空狀態(tài)后，關(guān)閉真空泵8，向夾套11內(nèi)通入蒸汽進(jìn)行高熱滅菌；2)接種:向發(fā)酵罐6內(nèi)通入經(jīng)空氣精過濾器3得到的無菌壓縮空氣滅菌，將固體培養(yǎng)冷卻至接種所需溫度，接入固體菌種，開啟攪拌裝置，與發(fā)酵罐6內(nèi)固體培養(yǎng)基充分混和后進(jìn)行發(fā)酵；
3)菌種培養(yǎng):設(shè)定菌種培養(yǎng)所需的溫度、濕度、通氣量及攪拌速度，開啟 加熱器12進(jìn)入保溫菌種培養(yǎng)程序；
4)烘干粉碎:設(shè)置溫度和攪拌速度，對(duì)菌種培養(yǎng)后所得的微生物菌體進(jìn)行 升溫?cái)嚢?，重?fù)進(jìn)行保溫、靜置與排氣直至發(fā)酵罐6內(nèi)的微生物菌體烘干粉碎； 5)出料:打開出料口68，開啟攪拌裝置，將烘干粉碎后的制品在攪拌裝置 的推動(dòng)下排出發(fā)酵罐6，并通過傳送帶9送至儲(chǔ)料倉26 ；
6)清洗:先用相應(yīng)工具手工將發(fā)酵罐6內(nèi)的殘留物清理干凈，再用高壓水 沖洗，如果長(zhǎng)時(shí)間不使用，停機(jī)前沖刷干凈后，再進(jìn)行空罐滅菌一次。
[0026]實(shí)施例2:
參照?qǐng)Df4，采用液體菌種進(jìn)行微生物固態(tài)制種及發(fā)酵，與實(shí)施例1的區(qū)別在于，步驟
2)中,待發(fā)酵罐6內(nèi)固體培養(yǎng)基達(dá)到可以接種的溫度時(shí)，接入的是液體菌種，將液體菌種從料液進(jìn)口 62經(jīng)噴嘴噴灑到固體培養(yǎng)基上，開啟攪拌裝置，與發(fā)酵罐6內(nèi)固體培養(yǎng)基充分混和后進(jìn)行菌種培養(yǎng)。
【權(quán)利要求】
1.一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置，包括發(fā)酵系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、固體物料系統(tǒng)、液態(tài)物料系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)；所述發(fā)酵系統(tǒng)包括帶有攪拌裝置的發(fā)酵罐；所述供氣系統(tǒng)包括通過管路依次連接的空氣壓縮機(jī)、空氣預(yù)過濾器和空氣精過濾器；所述液態(tài)物料系統(tǒng)包括儲(chǔ)料箱和儲(chǔ)水箱；其特征在于: 所述攪拌裝置帶有雙向S型螺旋攪拌槳；發(fā)酵罐頂部依次設(shè)有料液進(jìn)口、排氣口、壓力計(jì)接口和進(jìn)氣口 ；發(fā)酵罐前端右上側(cè)設(shè)有進(jìn)料口，發(fā)酵罐前端左下側(cè)設(shè)有出料口，所述進(jìn)料口和出料口中間均設(shè)有視窗；所述發(fā)酵罐的料液進(jìn)口分成并聯(lián)三條支路，第一條支路經(jīng)旁通閥與濕度控制器管路連接，第二條支路經(jīng)泵體與儲(chǔ)料箱連接，第三條支路經(jīng)泵體與儲(chǔ)水箱連接；所述料液進(jìn)口下側(cè)設(shè)有噴淋裝置；所述發(fā)酵罐的進(jìn)氣口分成并聯(lián)兩條支路，一條支路經(jīng)真空閥與真空泵管路連接，另一條支路經(jīng)直通進(jìn)氣截止閥和旁路的減壓閥與空氣精過濾器出氣口管路連接； 所述固體物料系統(tǒng)包括上料裝置和傳送帶，所述上料裝置帶有懸臂，懸臂延伸至發(fā)酵罐進(jìn)料口端部；所述傳送帶安裝于發(fā)酵罐出料口端部。
2.如權(quán)利要求1所述的一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置，其特征在于:所述電氣控制系統(tǒng)包括PLC控制器，PLC控制器輸入端分別與設(shè)置在發(fā)酵罐中心位置的溫度傳感器、pH傳感器、氧含量傳感器和濕度傳感器相連；所述PLC控制器輸出端分別與攪拌控制單元、溫度控制單元、料液控制單元、供氣控制單元、進(jìn)出料控制單元和顯示器相連；所述攪拌控制單元用于控制攪拌槳行走方向、攪拌速度及時(shí)間；所述溫度控制單元用于控制夾套內(nèi)加熱器的啟停和參數(shù)調(diào)節(jié)；所述料液控制單元通過儲(chǔ)料箱流量計(jì)和儲(chǔ)水箱流量計(jì)控制儲(chǔ)料箱和儲(chǔ)水箱的流量；所述供氣控制單元對(duì)真空泵、空氣壓縮機(jī)、空氣預(yù)過濾器和空氣精過濾器進(jìn)行啟?？刂坪蛥?shù)調(diào)節(jié)；所述進(jìn)出料控制單元用于控制上料裝置和傳送帶的啟停與速度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置，其特征在于:所述溫控系統(tǒng)包括設(shè)于發(fā)酵罐外側(cè)的夾套，夾套內(nèi)裝有加熱器，加熱器外側(cè)設(shè)有保溫層，所述夾套下側(cè)設(shè)有進(jìn)水口，上側(cè)設(shè)有出水口，夾套的進(jìn)水口和出水口分別連接補(bǔ)水箱的出水口和進(jìn)水□。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置，其特征在于:所述攪拌槳安裝于發(fā)酵罐下部的2/5處。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置，其特征在于:所述發(fā)酵罐上部1/5處可整體拆卸。
6.如權(quán)利要求1或2所述的一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置，其特征在于:所述噴淋裝置為平行于發(fā)酵罐罐體的噴嘴。
7.如權(quán)利要求1或2所述的一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置，其特征在于:所述發(fā)酵罐為雙錐圓筒臥式發(fā)酵罐。
8.如權(quán)利要求1或2所述的一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置，其特征在于:所述發(fā)酵罐底部設(shè)有排污口。
9.如權(quán)利要求1或2所述的一種微生物固態(tài)制種及發(fā)酵裝置，其特征在于:所述上料裝置為Z字形上料機(jī)或螺桿上料機(jī)。
【文檔編號(hào)】C12M1/38GK103497891SQ201310466186
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】向洋, 吳建華 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)