專利名稱:一種固態(tài)發(fā)酵罐和固體發(fā)酵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)酵設(shè)備及其發(fā)酵方法，尤其是一種固態(tài)發(fā)酵罐和固體發(fā)酵方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)發(fā)酵過程培養(yǎng)基質(zhì)的不同，發(fā)酵方式分為固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵。固態(tài)發(fā)酵在人類歷史上具有悠久的歷史，發(fā)酵技術(shù)比較粗放，一般不需要嚴(yán)格的無菌培養(yǎng)。由于固態(tài)發(fā)酵的基質(zhì)濃度達(dá)到了極限，所以其發(fā)酵產(chǎn)量一般是液態(tài)發(fā)酵的10倍以上，而且后處理簡單，一般是整個基質(zhì)都作為產(chǎn)品使用，生產(chǎn)過程很少甚至沒有廢水廢渣排放。但與液態(tài)發(fā)酵相比，固態(tài)發(fā)酵的周期一般都比較長，難以實現(xiàn)純種培養(yǎng)，而且是在沒有或者幾乎沒有游離 水的條件下進(jìn)行發(fā)酵，其傳質(zhì)傳熱效率非常低。所以說，固態(tài)發(fā)酵受很多因素的限制，各項參數(shù)不易偵測，如在液態(tài)發(fā)酵過程中已廣泛使用探頭測量PH值、溫度、生物量、溶氧、基質(zhì)濃度等，在固態(tài)發(fā)酵中適用面就很窄，而且很難保證每批次發(fā)酵條件一致，再現(xiàn)性差，是比液態(tài)發(fā)酵更為復(fù)雜的發(fā)酵過程。固態(tài)發(fā)酵罐的設(shè)計就必須解決固態(tài)發(fā)酵過程中傳質(zhì)傳熱效率低、純種培養(yǎng)難等問題，促進(jìn)我國固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
固態(tài)發(fā)酵最難解決的就是攪拌系統(tǒng)的設(shè)計，攪拌系統(tǒng)直接關(guān)系到傳質(zhì)傳熱的效率，并且，受到菌絲生理特性的影響，轉(zhuǎn)速不能太快，否則會切斷菌絲體而影響發(fā)酵質(zhì)量，每次攪拌結(jié)束后都要確保料層厚度一致，才能保證物料受熱均勻，提高發(fā)酵成績。
公開號為CN201506789U的專利中，將雙錐形罐體設(shè)計成轉(zhuǎn)鼓式，中軸和中軸上的槳葉設(shè)計成中空式，蒸汽從罐體中間通入，這種設(shè)計不能保證滅菌沒有死角，發(fā)酵效果難以保證，并且沒有提及保溫措施。公開號為CN102358883A的專利中，介紹了ー種臥式轉(zhuǎn)軸式固態(tài)發(fā)酵罐，蒸汽也是從上ロ進(jìn)入，而物料在下方，同樣不能保證滅菌沒有死角，發(fā)酵效果也是難以保證，發(fā)酵過程產(chǎn)生的熱量不能及時帶走，影響發(fā)酵質(zhì)量。公開號為CN102318789A的專利中，介紹了ー種用于發(fā)酵紅曲的轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵罐，通過灌頂噴淋的方式控制發(fā)酵罐的溫度，效率不高，取樣ロ設(shè)計在罐體下部，而且沒有說明具體取樣方式和取樣時染菌的預(yù)防措施。在已經(jīng)公開的固態(tài)發(fā)酵罐專利中，都沒有涉及如何保證攪拌后物料厚度均勻的措施，勢必會使發(fā)酵料層厚度不均，受熱不均而影響發(fā)酵質(zhì)量。
總之，固態(tài)發(fā)酵周期長，傳質(zhì)傳熱困難，所以設(shè)計固態(tài)發(fā)酵罐的核心問題就是如何設(shè)計高效的攪拌系統(tǒng)，如何簡化物料的輸送，或者采取ー些措施彌補這些不足，并且，固態(tài)發(fā)酵罐還要容易清洗和滅菌，避免物料輸送過程染菌和培養(yǎng)過程染菌。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種發(fā)酵質(zhì)量好的固態(tài)發(fā)酵罐；本發(fā)明還提供了利用該固態(tài)發(fā)酵罐的固體發(fā)酵方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是其包括有罐體和設(shè)有上下接ロ的夾套，所述的罐體上端為上端蓋，在上端蓋上設(shè)有可升降的攪拌系統(tǒng)，所述的攪拌系統(tǒng)是由驅(qū)動系統(tǒng)軸帶動攪拌架；所述的攪拌架由壁面刮板、底面刮板和攪拌槳葉構(gòu)成，壁面刮板和底面刮板形成框狀結(jié)構(gòu)，攪拌槳葉固接在框狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。
本發(fā)明所述框狀結(jié)構(gòu)內(nèi)在水平方向平均固接有2 4組攪拌槳葉，每組攪拌槳葉組由豎直方向設(shè)置的2 5個槳葉構(gòu)成。
本發(fā)明所述壁面刮板和罐壁切面向攪拌方向形成150度夾角，底面刮板和底平面向攪拌方向形成150度夾角；攪拌槳葉和底平面向半徑方向形成10度夾角，再向攪拌方向形成150度夾角。
本發(fā)明所述的攪拌系統(tǒng)利用液壓裝置實現(xiàn)可升降結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所述固態(tài)發(fā)酵罐還設(shè)有無菌空氣分布系統(tǒng)；所述的無菌空氣分布系統(tǒng)是在罐體底部設(shè)有無菌空氣進(jìn)ロ，無菌空氣進(jìn)ロ在罐體內(nèi)連通有氣體分布管，在氣體分布管的上部的罐體內(nèi)設(shè)有氣體分布板，所述的上端蓋上設(shè)有氣動排氣ロ。所述的上端蓋上均勻分 布5 10個氣動排氣ロ。
本發(fā)明所述上端蓋與罐體之間為快開門連接結(jié)構(gòu)，在上端蓋的下部設(shè)有接種加水分布管，在罐體底部設(shè)有排污ロ ；所述接種加水分布管的上部為穿出上端蓋的接種加無菌水口，加水分布管的下部均勻分布有8 12個接種加水噴頭。
本發(fā)明所述的上端蓋上設(shè)有壓カ表、濕度探頭、溫度探頭、鏡燈、視鏡和開ロ部和火焰取樣ロ。
本發(fā)明方法，采用上述的固態(tài)發(fā)酵罐，該方法步驟為(1)加料打開視鏡和開ロ部，將基質(zhì)加入固態(tài)發(fā)酵罐中，加基質(zhì)的同時打開攪拌，使料層厚度一致；
(2)浸泡通過接種加無菌水口向罐體內(nèi)注入水，根據(jù)エ藝要求確定浸泡；
(3)浙干打開底部的排污ロ，將水放干凈，根據(jù)エ藝要求浙干；
(4)蒸料關(guān)閉視鏡和開ロ部，繼續(xù)攪拌，從無菌空氣進(jìn)ロ通入熱蒸汽，熱蒸汽流經(jīng)氣體分布管、氣體分布板、基料，然后從氣動排氣ロ排出，從而將罐體內(nèi)的冷空氣排放干凈，維持罐壓0. 02 0. 04MPa，根據(jù)エ藝要求確定蒸料時間；
(5)輔料和營養(yǎng)液打開視鏡和開ロ部，將輔料加入固態(tài)發(fā)酵罐中，關(guān)閉視鏡和開ロ部，將營養(yǎng)液通過接種加無菌水口加入罐體內(nèi)；
(6)滅菌熱蒸汽從固態(tài)發(fā)酵罐底部進(jìn)入，控制罐壓0.12MPa，溫度121°C，時間20 50分鐘，這個過程攪拌繼續(xù)；
(7)打散通過攪拌系統(tǒng)將蒸熟的基質(zhì)全部打散；
(8)降溫夾套內(nèi)通入冷卻水進(jìn)行降溫，夾套降溫的同時從無菌空氣進(jìn)ロ通入無菌空氣，基質(zhì)溫度降到35 45°C，準(zhǔn)備接種；
(9 )接種將培養(yǎng)好的菌種通過接種加無菌水ロ接入發(fā)酵罐內(nèi)，接種完成后通過攪拌系統(tǒng)上升直至將物料攤平，停止攪拌；
(10)發(fā)酵通過夾套進(jìn)水和無菌空氣進(jìn)ロ進(jìn)入的無菌空氣維持罐溫，通過接種加無菌水ロ的加水控制罐內(nèi)相對濕度，通過視鏡觀察發(fā)酵罐內(nèi)基質(zhì)的發(fā)酵狀況，通過火焰取樣ロ取發(fā)酵過程中的樣品，以測定基質(zhì)的發(fā)酵水平，發(fā)酵按エ藝定式攪拌一次；
(11)烘干發(fā)酵結(jié)束后，無菌空氣進(jìn)ロ通入干熱風(fēng)，打開氣動排氣ロ，打開攪拌系統(tǒng)，將物料水分控制在指標(biāo)要求之內(nèi)；
(12)出料前述步驟的產(chǎn)品指標(biāo)合格后，將上端蓋打開，通過電葫蘆將上端蓋吊起，將發(fā)酵好的產(chǎn)品收集到指定容器即可。
本發(fā)明方法所述步驟(11)過程中，固態(tài)發(fā)酵罐的氣動排氣ロ與真空泵連接，進(jìn)行
真空干燥。
采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明的攪拌系統(tǒng)可以在低轉(zhuǎn)速條件下實現(xiàn)物料的充分混勻，將攪拌系統(tǒng)設(shè)計成可升降的，避免了毎次啟動攪拌時阻カ太大將攪拌槳葉損壞的情況發(fā)生，毎次攪拌結(jié)束后，攪拌槳葉緩慢提升，利用底部刮板將物料攤平，有效解決了料層厚度不均，受熱不均，導(dǎo)致發(fā)酵成績不高的難題。尤其是氣體分布管和氣動排氣ロ以及接種加水分布管的設(shè)計，可實現(xiàn)多點接種和多點加水，從而能更有效地在低轉(zhuǎn)速條件下實現(xiàn)物料的充分混勻。
本發(fā)明方法將從投料到出料的全部エ藝集中在一個設(shè)備里完成，省卻了固態(tài)基質(zhì)輸送難題，發(fā)酵過程罐內(nèi)始終保持正壓，通入的空氣和加的水都是無菌的，實現(xiàn)了固態(tài)發(fā)酵的純種培養(yǎng)，可以有效防止雜菌污染和控制產(chǎn)品微生物指標(biāo)。將發(fā)酵罐濕度探頭、溫度探·頭、驅(qū)動系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、氣動排氣ロ、鏡燈于控制系統(tǒng)連接，可實現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵的全自動化生產(chǎn)。應(yīng)用本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵罐和發(fā)酵方法，可以實現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵的純種培養(yǎng)和高效安全的規(guī)?；a(chǎn)，確保產(chǎn)品的同批同質(zhì)性，同時，提高了固態(tài)發(fā)酵行業(yè)的機(jī)械化、自動化水平。
本發(fā)明設(shè)備和方法將投料至出料的全部エ藝集中在固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)，簡化了物料輸送過程的同吋，強(qiáng)化了設(shè)備的攪拌系統(tǒng)和散熱保溫系統(tǒng)。可以實現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵的自動化批量生產(chǎn)，有效保證了固態(tài)發(fā)酵過程的純種培養(yǎng)，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性，保證了同批同質(zhì)性。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。
圖I是本發(fā)明固態(tài)發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明上端蓋布局結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明氣體分布板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明接種加水分布管的管路分布圖。
圖中，I罐體；2夾套；3攪拌架；4壁面刮板；5底面刮板；6氣體分布板；7氣體分布管；8循環(huán)水進(jìn)ロ ；9無菌空氣進(jìn)ロ ； 10排污ロ ； 11罐體支架；12循環(huán)水出口 ； 13快接法蘭；14接種加水分布管；14-1 14-10接種加水噴頭；15-1 15-7氣動排氣ロ ； 16壓カ表；17接種加無菌水口 ； 18驅(qū)動系統(tǒng)；19濕度探頭；20溫度探頭；21控制系統(tǒng)；22鏡燈；23視鏡和開ロ部；24火焰取樣ロ。
具體實施方式
如圖I、圖2、圖3、圖4所示，本固態(tài)發(fā)酵罐包括罐體支架11支撐的發(fā)酵罐的罐體1，在罐體I外部包覆有夾套2，以用于加熱、降溫等。所述罐體I的頂部為上端蓋，所述上端蓋與罐體I之間通過快接法蘭13實現(xiàn)快開門連接結(jié)構(gòu)，圖I、圖2所示，在上端蓋上設(shè)有用于監(jiān)測罐體內(nèi)狀況的壓力表16、濕度探頭19、溫度探頭20，用于實時觀測發(fā)酵罐體內(nèi)物料發(fā)酵狀況的鏡燈22、視鏡和開ロ部23和用于無菌取樣的火焰取樣ロ 24。圖I所示，本固態(tài)發(fā)酵罐還設(shè)有攪拌系統(tǒng)，所述的攪拌系統(tǒng)由驅(qū)動系統(tǒng)18通過液壓軸帶動攪拌架3，液壓軸可使攪拌架3在罐體I內(nèi)升降，驅(qū)動系統(tǒng)18由電機(jī)和減速機(jī)組成。圖I所示，所述的攪拌架由壁面刮板4、底面刮板5和攪拌槳葉構(gòu)成，壁面刮板4和底面刮板5形成框狀結(jié)構(gòu)，攪拌槳葉固接在框狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述框狀結(jié)構(gòu)內(nèi)在水平方向平均固接有3組攪拌槳葉，中間一組在豎直方向設(shè)置有2個槳葉，其余兩組在豎直方向上均設(shè)置有3個槳葉，攪拌槳葉組可根據(jù)需要設(shè)置為2 4組，每組攪拌槳葉組根據(jù)需要在豎直方向設(shè)置的2 5個槳葉。攪拌系統(tǒng)所述壁面刮板4和罐壁切面向攪拌方向形成150度夾角，底面刮板5和底平面向攪拌方向形成150度夾角；攪拌槳葉和底平面向半徑方向形成10度夾角，再向攪拌方向形成150度夾角；這樣能能使攪拌系統(tǒng)達(dá)到更佳的攪勻效果。圖I所示，本固態(tài)發(fā)酵罐還設(shè)有無菌空氣分布系統(tǒng)；所述的無菌空氣分布系統(tǒng)是在罐體I底部設(shè)有用于滅菌用的蒸汽和培養(yǎng)過程中提供無菌空氣的無菌空氣進(jìn)ロ 9，無菌空氣進(jìn)ロ 9在罐體I內(nèi)連通有氣體分布管7 ;氣體分布管7為圓盤狀且位于罐體I的下部，其由均勻分布的多個圓管構(gòu)成，各圓管的下部均與無菌空氣進(jìn)ロ 9連通，這樣從無菌空氣進(jìn)ロ 9進(jìn)入的蒸汽或無菌空氣能均勻的送入到罐體I內(nèi)。圖I、圖3所示，在氣體分布管9的上部的罐體I內(nèi)設(shè)有氣體分布板6，氣體分布板6的設(shè)置在具有防止罐體I內(nèi)發(fā)酵原料掉落的同時，能使蒸汽或無菌空氣更均勻的輸送到發(fā)酵原料中。圖I、圖2所示，本固態(tài)發(fā)酵罐在上端蓋上均勻分布有7個氣動排氣ロ 15-1 15-7，氣動排氣ロ可根據(jù)需要設(shè)置為均勻分布5 10個；因從無菌空氣進(jìn)ロ進(jìn)入的蒸汽或無菌空氣需要從氣動排氣ロ排出，多個氣動排氣ロ的設(shè)置能使罐體內(nèi)腔上部的氣體均勻的分布排出，避免單個排出ロ造成的氣體濃度不均勻的情況發(fā)生，這樣氣動排氣ロ 15-1 15-7和氣體分布管7、氣體分布板6相互配合，能使蒸汽或無菌空氣更均勻的散布、穿過發(fā)酵原料，從而增加發(fā)酵均勻性。
圖I所示，本固態(tài)發(fā)酵罐在上端蓋的下部設(shè)有用于接種、加水的接種加水分布管14，在罐體I底部設(shè)有用于排放泡米水的排污ロ 10。圖I、圖4所示，所述接種加水分布管14的上部為穿出上端蓋的接種加無菌水口 17，加水分布管14的下部均勻分布有10個接種加水噴頭14-1 14-10，還可根據(jù)需要均勻設(shè)置8 12個接種加水噴頭；這樣加水和菌種能更均勻的加入到發(fā)酵原料中，從而減少攪拌時間、提高發(fā)酵均勻性。
本固態(tài)發(fā)酵罐將發(fā)酵罐濕度探頭19、溫度探頭20、驅(qū)動系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、氣動排氣ロ 15-1 15-7、鏡燈22于控制系統(tǒng)21連接，即可實現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵的全自動化生產(chǎn)。
本固態(tài)發(fā)酵罐使用時，打開設(shè)備開ロ部23，將ー定數(shù)量的發(fā)酵基質(zhì)加入固態(tài)發(fā)酵罐中，加基質(zhì)的的同時打開攪拌，使料層厚度一致。通過頂部無菌水進(jìn)ロ 17固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)I注入一定量的水。打開設(shè)備開ロ部23，將ー定比例的輔料加入固態(tài)發(fā)酵罐中，關(guān)閉開ロ部，將提前按比例配置好的營養(yǎng)液通過無菌水進(jìn)ロ加入固態(tài)發(fā)酵罐I內(nèi)。熱蒸汽從固態(tài)發(fā)酵罐底蒸汽和無菌空氣進(jìn)ロ 9進(jìn)入，控制罐壓0. 12MPa，溫度121°C，時間20 50分鐘，這個過程攪拌繼續(xù)。適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速，將蒸熟的基質(zhì)全部打散。夾套內(nèi)通入冷卻水，通過夾套2降溫，夾套2降溫的同時從固態(tài)發(fā)酵罐底部通入無菌空氣，加快降溫速度，基質(zhì)溫度降到35 45°C，準(zhǔn)備接種。將在種子罐內(nèi)培養(yǎng)好的液體紅曲菌種通過接種加水ロ 14接入發(fā)酵罐內(nèi)，適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速，保證接種均勻，接種完成后通過攪拌系統(tǒng)3將物料攤平，停止攪拌。通過夾套2和風(fēng)機(jī)維持罐溫，通過加水控制罐內(nèi)相對濕度,通過視鏡23觀察發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵狀況，通過火焰取樣ロ 24取發(fā)酵過程中的樣品，以測定發(fā)酵水平，根據(jù)エ藝要求按時啟動攪拌系統(tǒng)3。發(fā)酵罐底部通入干熱風(fēng)，通過夾套和風(fēng)機(jī)維持罐溫，打開氣動排氣閥15-1 15-7，打開攪拌系統(tǒng)，將物料水分控制在5 8%。發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵罐上端蓋打開，通過電葫蘆將上端蓋吊起，將發(fā)酵好的產(chǎn)品收集到指定容器。用水槍將固體發(fā)酵罐內(nèi)外和各個管路清洗干凈，將固態(tài)發(fā)酵罐上端蓋蓋好準(zhǔn)備下ー輪生產(chǎn)。
應(yīng)用本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵罐制備功能性紅曲的エ藝步驟如下。
(I)加料打開視鏡和開ロ部23，將ー定數(shù)量的大米加入固態(tài)發(fā)酵罐I中，加米的同時打開攪拌3，使料層厚度一致。
(2)泡米通過頂部的接種加無菌水口 17向固態(tài)發(fā)酵罐I內(nèi)注入一定量的水,根據(jù)エ藝要求浸泡4小吋。
(3)浙干打開底部的排污ロ 10，將泡米水放干凈，根據(jù)エ藝要求浙干2小吋。
(4)蒸米關(guān)閉視鏡和開ロ部23，繼續(xù)攪拌，從固態(tài)發(fā)酵罐底部無菌空氣進(jìn)ロ 9通入熱蒸汽，打開固態(tài)發(fā)酵罐上端蓋上7個氣動排氣ロ 15-1 —15-7的閥門，將冷空氣排放干 凈，維持罐壓0. 02-0. 04MPa，根據(jù)エ藝要求蒸米20分鐘。
(5)輔料和營養(yǎng)液打開視鏡和開ロ部23，將ー定比例的輔料加入固態(tài)發(fā)酵罐中，關(guān)閉視鏡和開ロ部23，將提前按比例配置好的營養(yǎng)液通過接種加無菌水口 17加入固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)。
(6)滅菌熱蒸汽從固態(tài)發(fā)酵罐底部的無菌空氣進(jìn)ロ 9進(jìn)入，控制罐壓0. 12MPa，溫度121 °C，時間50分鐘，這個過程攪拌繼續(xù)。
(7)打散適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速至IOrpm,將蒸熟的基質(zhì)全部打散。
(8)降溫夾套2內(nèi)通入冷卻水，通過夾套降溫，夾套降溫的同時從固態(tài)發(fā)酵罐底部通入無菌空氣，加快降溫速度，基質(zhì)溫度降到45°C，準(zhǔn)備接種。
(9)接種將在罐內(nèi)培養(yǎng)好的液體紅曲菌種通過接種加無菌水口 17接入發(fā)酵罐內(nèi)，適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速至20rpm，保證接種均勻，接種完成后通過攪拌系統(tǒng)3將物料攤平，停止攪拌。
(10)高溫發(fā)酵通過夾套2和風(fēng)機(jī)維持罐溫34°C，通過加水控制罐內(nèi)相對濕度70%，通過視鏡和開ロ部23觀察發(fā)酵罐內(nèi)功能性紅曲的發(fā)酵狀況，通過火焰取樣ロ 24取發(fā)酵過程中的樣品，以測定功能性紅曲的發(fā)酵水平，發(fā)酵第96小時攪拌一次。
(11)低溫發(fā)酵發(fā)酵第96小時以后，通過夾套2和風(fēng)機(jī)維持罐溫22°C，通過加水控制罐內(nèi)相對濕度70%，通過視鏡和開ロ部23觀察發(fā)酵罐內(nèi)功能性紅曲的發(fā)酵狀況，通過火焰取樣ロ 24取發(fā)酵過程中的樣品，以測定功能性紅曲的發(fā)酵水平，以后每間隔48小時攪拌一次。
(12)烘干發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵罐底部從無菌空氣9進(jìn)ロ通入干熱風(fēng)，通過夾套2和風(fēng)機(jī)維持罐溫70°C，打開氣動排氣ロ 15-1 —15-7的閥門，打開攪拌系統(tǒng)，將物料水分控制在8%以下；本步驟中，固態(tài)發(fā)酵罐的氣動排氣ロ 15-1 15-7還可與真空泵連接，進(jìn)行真空干燥，以達(dá)到更佳的烘干效果。
(13)出料前述步驟(12)的功能性紅曲指標(biāo)合格后，將發(fā)酵罐上端蓋打開，通過電葫蘆將上端蓋吊起，將發(fā)酵好的功能性紅曲收集到指定容器。
(14)清洗用聞壓水槍將固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)外和各個管路清洗干凈,將固態(tài)發(fā)酵罐上端蓋蓋好準(zhǔn)備下ー輪生產(chǎn)。
應(yīng)用該本固態(tài)發(fā)酵罐制備功能紅曲的實驗數(shù)據(jù)打開固態(tài)發(fā)酵罐的視鏡和開ロ部23和攪拌系統(tǒng)，將大米IOOkg加入固態(tài)發(fā)酵罐中，カロ水400kg，浸泡4小時，將水放干凈，浙干2小時，加蒸汽蒸米20分鐘，提高轉(zhuǎn)速將蒸熟的大米打散，按比例添加輔料和營養(yǎng)液，開始滅菌50分鐘，降溫到45°C，將培養(yǎng)好的液體紅曲菌種8kg接入發(fā)酵罐內(nèi)，攪拌均勻后停止攪拌，利用底部刮板將物料攤平。通過34°C高溫培養(yǎng) 4天，22°C低溫培養(yǎng)25天，利用無菌熱風(fēng)70°C條件下烘干，控制水分8%以下。烘干后制得莫納克林K含量(Monacolin_K)40g/kg以上,桔霉素含量0. 05mg/kg以下功能性紅曲55kg。[0043] 上述結(jié)果表明，本固態(tài)發(fā)酵罐可以成功的用于功能性紅曲的生產(chǎn)，與三角瓶發(fā)酵模式生產(chǎn)功能性紅曲相比，發(fā)酵參數(shù)更容易控制，規(guī)模更容易放大，實現(xiàn)了功能性紅曲的自動化生產(chǎn)，產(chǎn)品的同批同質(zhì)性、安全性有了更好的保障。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)發(fā)酵罐，其包括有罐體(I)和設(shè)有上下接ロ的夾套(2)，所述的罐體上端為上端蓋，在上端蓋上設(shè)有可升降的攪拌系統(tǒng)，其特征在干所述的攪拌系統(tǒng)是由驅(qū)動系統(tǒng)(18)軸帶動攪拌架(3);所述的攪拌架(3)由壁面刮板(4)、底面刮板(5)和攪拌槳葉構(gòu)成，壁面刮板(4)和底面刮板(5 )形成框狀結(jié)構(gòu)，攪拌槳葉固接在框狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的ー種固態(tài)發(fā)酵罐，其特征在于所述框狀結(jié)構(gòu)內(nèi)在水平方向平均固接有2 4組攪拌槳葉，每組攪拌槳葉組由豎直方向設(shè)置的2 5個槳葉構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的ー種固態(tài)發(fā)酵罐，其特征在于所述壁面刮板(4)和罐壁切面向攪拌方向形成150度夾角，底面刮板(5)和底平面向攪拌方向形成150度夾角；攪拌槳葉和底平面向半徑方向形成10度夾角，再向攪拌方向形成150度夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的ー種固態(tài)發(fā)酵罐，其特征在于所述的攪拌系統(tǒng)利用液壓裝置實現(xiàn)可升降結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的ー種固態(tài)發(fā)酵罐，其特征在于所述固態(tài)發(fā)酵罐還設(shè)有無菌空氣分布系統(tǒng)；所述的無菌空氣分布系統(tǒng)是在罐體(I)底部設(shè)有無菌空氣進(jìn)ロ(9)，無菌空氣進(jìn)ロ( 9 )在罐體內(nèi)連通有氣體分布管(7 )，在氣體分布管(4)的上部的罐體內(nèi)設(shè)有氣體分布板(6)，所述的上端蓋上設(shè)有氣動排氣ロ(15-1 15-7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的ー種固態(tài)發(fā)酵罐，其特征在于所述的上端蓋上均勻分布5 10個氣動排氣ロ。
7.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的ー種固態(tài)發(fā)酵罐，其特征在于所述上端蓋與罐體之間為快開門連接結(jié)構(gòu)，在上端蓋的下部設(shè)有接種加水分布管(14)，在罐體(I)底部設(shè)有排污ロ(10);所述接種加水分布管(14)的上部為穿出上端蓋的接種加無菌水口(17)，接種加水分布管(14)的下部均勻分布有8 12個接種加水噴頭(14-1 14-10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
I一 6所述的任意一種固態(tài)發(fā)酵罐，其特征在于所述的上端蓋上設(shè)有壓カ表(16 )、濕度探頭(19 )、溫度探頭(20 )、鏡燈(22 )、視鏡和開ロ部(23 )和火焰取樣ロ(24)。
9.一種固態(tài)發(fā)酵罐方法，采用權(quán)利要求
8所述的固態(tài)發(fā)酵罐，其特征在于，該方法步驟為(1)加料打開視鏡和開ロ部(23)，將基質(zhì)加入固態(tài)發(fā)酵罐中，加基質(zhì)的同時打開攪拌，使料層厚度一致； (2)浸泡通過接種加無菌水口(17)向罐體(I)內(nèi)注入水，根據(jù)エ藝要求確定浸泡； (3)浙干打開底部的排污ロ(10)，將水放干凈，根據(jù)エ藝要求浙干； (4)蒸料關(guān)閉視鏡和開ロ部(23)，繼續(xù)攪拌，從無菌空氣進(jìn)ロ(9)通入熱蒸汽，熱蒸汽流經(jīng)氣體分布管(7)、氣體分布板(6)、基料，然后從氣動排氣ロ( 15-1 15-7)排出，從而將罐體(I)內(nèi)的冷空氣排放干凈，維持罐壓0. 02 0. 04MPa，根據(jù)エ藝要求確定蒸料時間； (5)輔料和營養(yǎng)液打開視鏡和開ロ部(23)，將輔料加入固態(tài)發(fā)酵罐中，關(guān)閉視鏡和開ロ部(23)，將營養(yǎng)液通過接種加無菌水口(17)加入罐體(I)內(nèi)； (6)滅菌熱蒸汽從固態(tài)發(fā)酵罐底部進(jìn)入，控制罐壓0.12MPa，溫度121°C，時間20 50分鐘，這個過程攪拌繼續(xù)； (7)打散通過攪拌系統(tǒng)將蒸熟的基質(zhì)全部打散； (8)降溫夾套(2)內(nèi)通入冷卻水進(jìn)行降溫，夾套降溫的同時從無菌空氣進(jìn)ロ(9)通入無菌空氣，基質(zhì)溫度降到35 45°C，準(zhǔn)備接種；(9)接種將培養(yǎng)好的菌種通過接種加無菌水口(17)接入發(fā)酵罐內(nèi)，接種完成后通過攪拌系統(tǒng)上升直至將物料攤平，停止攪拌； (10)發(fā)酵通過夾套(2)進(jìn)水和無菌空氣進(jìn)ロ(9)進(jìn)入的無菌空氣維持罐溫，通過接種加無菌水口(17)的加水控制罐內(nèi)相對濕度,通過視鏡觀察發(fā)酵罐內(nèi)基質(zhì)的發(fā)酵狀況,通過火焰取樣ロ(24)取發(fā)酵過程中的樣品，以測定基質(zhì)的發(fā)酵水平，發(fā)酵按エ藝定時攪拌一次； (11)烘干發(fā)酵結(jié)束后，無菌空氣進(jìn)ロ(9)通入干熱風(fēng)，打開氣動排氣ロ，打開攪拌系統(tǒng)，將物料水分控制在指標(biāo)要求之內(nèi)； (12)出料前述步驟(11)的產(chǎn)品指標(biāo)合格后，將上端蓋打開，通過電葫蘆將上端蓋吊起，將發(fā)酵好的產(chǎn)品收集到指定容器即可。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的ー種固態(tài)發(fā)酵方法，其特征在于所述步驟(11)過程中，固態(tài)發(fā)酵罐的氣動排氣ロ(15-1 15-7)與真空泵連接，進(jìn)行真空干燥。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種固態(tài)發(fā)酵罐和固態(tài)發(fā)酵方法，該固態(tài)發(fā)酵罐包括有罐體和設(shè)有上下接口的夾套，所述的罐體上端為上端蓋，在上端蓋上設(shè)有可升降的攪拌系統(tǒng)，所述的攪拌系統(tǒng)是由驅(qū)動系統(tǒng)軸帶動攪拌架；所述的攪拌架由壁面刮板、底面刮板和攪拌槳葉構(gòu)成，壁面刮板和底面刮板形成框狀結(jié)構(gòu)，攪拌槳葉固接在框狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。本發(fā)明有效解決了料層厚度不均，受熱不均，導(dǎo)致發(fā)酵成績不高的難題。本設(shè)備和方法將投料至出料的全部工藝集中在固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)，簡化了物料輸送過程的同時，強(qiáng)化了設(shè)備的攪拌系統(tǒng)和散熱保溫系統(tǒng)。可以實現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵的自動化批量生產(chǎn)，有效保證了固態(tài)發(fā)酵過程的純種培養(yǎng)，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性，保證了同批同質(zhì)性。
文檔編號C12M1/04GKCN102839119SQ201210307445
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月27日
發(fā)明者武亞明, 暴海軍, 劉英山, 王軒, 王洪舟 申請人:晨光生物科技集團(tuán)股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan