專利名稱：一種測(cè)定固態(tài)發(fā)酵物料透氣性的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種測(cè)定固態(tài)發(fā)酵物料透氣性的方法和裝置，適用于測(cè)定作為固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基的農(nóng)產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)廢棄物、木質(zhì)纖維素材料等材料的透氣性。
背景技術(shù)：
固態(tài)發(fā)酵不同于液態(tài)發(fā)酵的一個(gè)重要特征在于發(fā)酵物料(或稱基質(zhì))含有少量或不含游離水，氣相作為基質(zhì)的連續(xù)相。氧氣及二氧化碳通常是固態(tài)發(fā)酵微生物生長(zhǎng)的限制因素，因此考察發(fā)酵基質(zhì)的透氣性具有重要意義；此外，物料的透氣性也影響發(fā)酵過程中對(duì)基質(zhì)進(jìn)行通風(fēng)散熱的效果，進(jìn)而影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境溫度。眾多常用的工藝調(diào)控措施，例如攪拌、壓力脈動(dòng)等，都通過改善發(fā)酵過程中基質(zhì)的透氣性來滿足微生物對(duì)于氧氣及溫度的需要。因此，考察物料的透氣性對(duì)于發(fā)酵基質(zhì)選擇及工藝措施實(shí)施具有不可忽視的意義。目前關(guān)于物料透氣性測(cè)定的裝置主要針對(duì)整體、整塊物料，例如對(duì)于織物、多孔塑料泡沫、纖維網(wǎng)等。針對(duì)破碎堆積物料透氣性測(cè)定的裝置只有適用于堆肥的大型裝置，這種裝置一方面只能測(cè)定堆肥物料整體透氣情況，不能反映其分層及局部特征信息；另一方面， 堆肥物料通常尺寸較大，且這種發(fā)酵方式只在固態(tài)發(fā)酵中占一部分比例，因此測(cè)定堆肥物料透氣性的裝置應(yīng)用面窄、局限性強(qiáng)。實(shí)際生產(chǎn)中，固態(tài)發(fā)酵主要應(yīng)用于輕工食品制造(例如酒類、茶葉等)及其他大宗化學(xué)品(如有機(jī)酸、抗生素、生物農(nóng)藥等)的生產(chǎn)，發(fā)酵物料多為顆粒堆積物或者木質(zhì)纖維堆積物，例如豆栢、汽爆秸稈、煙梗等，物料本身尺寸小、質(zhì)量輕，堆積結(jié)構(gòu)松散，但是對(duì)此類固態(tài)發(fā)酵物料透氣性進(jìn)行測(cè)定的裝置卻鮮有報(bào)道，主要由于測(cè)定過程存在以下困難(1) 在通風(fēng)測(cè)定過程中，碎屑堆積狀物料的結(jié)構(gòu)容易發(fā)生松動(dòng)，且隨通氣體壓力增大堆料松動(dòng)越明顯，從而導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果不能反映真實(shí)狀態(tài)，誤差較大；( 對(duì)常規(guī)材料透氣性的測(cè)定計(jì)算都是依據(jù)Darcy-Forchheimei定律，氣體只有在低流速和低壓力下才可以視為不可壓縮流體，因此實(shí)驗(yàn)只能在低流速和低壓力下進(jìn)行；同時(shí)為了保證滲流速度均勻，樣品必須做的很薄，而對(duì)松散堆積物料的測(cè)定難以此要求。綜上所述，建立固態(tài)發(fā)酵物料透氣性的測(cè)試方法及裝置需要同時(shí)滿足理論可靠性和實(shí)施的簡(jiǎn)便性，兼顧多方面因素；在此基礎(chǔ)上，該方法和裝置能夠明確各種物料的透氣性，進(jìn)而用于指導(dǎo)工藝措施(例如選擇攪拌強(qiáng)度、通氣速率、脈動(dòng)氣體壓力等)，因而具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是針對(duì)已有透氣性測(cè)定裝置對(duì)于測(cè)定質(zhì)量較輕的堆積物料的不適用性，本發(fā)明專利提供一種測(cè)定固態(tài)發(fā)酵物料透氣性的方法和裝置，使其能夠快捷、有效、簡(jiǎn)便地測(cè)定固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)的透氣性。本發(fā)明專利的設(shè)計(jì)以修正的Darcy-Forchheimei定律為測(cè)定原理，該定律的表達(dá)式為[0008
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定固態(tài)發(fā)酵物料透氣性的方法，其特征在于將物料置于半開放容器中，由物料一端通入已知流速的氣體，物料另一端與大氣相連，計(jì)算通過一定厚度堆積物料的氣體壓力的變化，從而計(jì)算其氣體滲透率。
2.一種適用于權(quán)利要求1所述固態(tài)發(fā)酵物料透氣性測(cè)定方法的裝置，包括空氣壓縮機(jī)、氣體過濾器、減壓閥、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、測(cè)試容器和U形管壓差計(jì)或其他壓力測(cè)定儀器；該裝置由空氣壓縮機(jī)供氣，壓縮氣體經(jīng)過氣體過濾器除雜、通過減壓閥和轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)節(jié)流速后通入測(cè)試容器；測(cè)試容器通過容器底部通氣管與氣路相連，由孔板隔層將其分為兩室，下層側(cè)壁與U 形管壓差計(jì)或其他壓力測(cè)定裝置相連，使用固定于容器內(nèi)壁卡槽的多孔橡膠蓋片固定物料容積，蓋片與螺旋推桿相連，容器上部側(cè)壁開孔與外界相通，容器頂部加蓋，此外容器外壁面有刻尺，測(cè)定過程中外壁面包裹保溫棉；所述容器由導(dǎo)熱性差、不吸水、不變形的材料加工而成；所述測(cè)定容器直徑為70mm ；所述孔板和多孔橡膠蓋片的孔徑為1. 5mm ；所述容器底部通氣管的直徑為8mm，與氣路中通氣管道直徑相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述固態(tài)發(fā)酵指微生物在幾乎沒有游離可流動(dòng)水的培養(yǎng)基質(zhì)上的生長(zhǎng)過程及生物反應(yīng)過程，一切符合該定義的生物生產(chǎn)過程都視為固態(tài)發(fā)酵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，所述固態(tài)發(fā)酵物料是指作為固態(tài)過程培養(yǎng)基的一切含水和不含水物料，包含發(fā)酵前物料，發(fā)酵中物料及發(fā)酵后物料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于測(cè)定固態(tài)發(fā)酵物料透氣性的方法和裝置。向被測(cè)物料一端通入已知流速的空氣，另一端與大氣相通，計(jì)算通過一定厚度物料的氣體壓力變化，從而檢測(cè)堆積物料的透氣性。該裝置由空氣壓縮機(jī)供氣，壓縮氣體經(jīng)氣體過濾器除雜、通過減壓閥和流量計(jì)調(diào)節(jié)流速后通入測(cè)試容器。測(cè)試容器的主要特征為容器由導(dǎo)熱性差、不吸水、不變形的材料加工而成；具有底部通氣管；由孔板將其分為兩室，下室與壓力測(cè)定裝置相連，上室與大氣相通，頂部加蓋；使用固定在容器內(nèi)壁卡槽的多孔橡膠蓋片固定物料，蓋片由螺桿控制；外壁面有刻尺，測(cè)定時(shí)外壁包裹保溫棉。該方法及裝置能夠?yàn)楦纳莆锪贤笟庑缘陌l(fā)酵工藝措施選擇提供指導(dǎo)。
文檔編號(hào)G01N15/08GK102288527SQ201110204349
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者段穎異, 陳洪章 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所