專利名稱：一種氣濕耦合固態(tài)發(fā)酵罐及其發(fā)酵工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微生物固態(tài)發(fā)酵領(lǐng)域，涉及到一種好氧菌的固態(tài)發(fā)酵罐及其發(fā)酵工 藝。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)上的發(fā)酵方式主要有深層液體發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵兩種。其中深層液態(tài)發(fā)酵 方式是最主要的發(fā)酵工藝，技術(shù)較為成熟，在工業(yè)化生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。但是也存在著工藝 流程復雜，容易染菌，發(fā)酵后處理復雜，三廢排放多，產(chǎn)芽孢率低等缺點。歷史悠久的固態(tài)發(fā) 酵重新被人們重視起來，作為一種新的工業(yè)生產(chǎn)方式，現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵在生產(chǎn)中體現(xiàn)出自己 特有的優(yōu)越性。固態(tài)發(fā)酵是沒有或只有少量游離水存在，在具有可以滿足微生物生長代謝 的一定濕度的固態(tài)營養(yǎng)基質(zhì)中進行微生物發(fā)酵過程。和傳統(tǒng)的深層液體發(fā)酵工藝相比，固 態(tài)發(fā)酵具有培養(yǎng)基含水量低，所需反應(yīng)器體積??；產(chǎn)物濃度高，產(chǎn)品純化費用低；無廢水排 放，污染物較少，屬于清潔生產(chǎn)技術(shù)；所需通氣壓力低，能耗少；培養(yǎng)基來源廣泛等優(yōu)越性， 具有節(jié)水節(jié)能等優(yōu)勢，屬于清潔生產(chǎn)技術(shù)。固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器的研制對于固態(tài)發(fā)酵的工業(yè)化推廣具有重要意義，根據(jù)基質(zhì)的運 動情況，固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器可以分為兩類靜態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器和動態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器。好養(yǎng) 菌固態(tài)發(fā)酵影響因素受物料含水量，通氣量，溫度影響較大，好氧菌固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器主要應(yīng) 該解決對于固態(tài)發(fā)酵溫度、通氣、物料含水量、防菌、等方面的控制。已有的固態(tài)發(fā)酵裝置中 通常將通氣、加濕、散熱分開處理，存在原理及制造復雜，操作控制復雜，造價高等方面的問 題。在對通入空氣除菌時采用的方法主要有輻射殺菌、熱殺菌、靜電除菌，過濾除菌采 用的介質(zhì)如棉花、玻璃纖維、活性炭存在體填充費時費力，松緊度不易掌握的缺點；紙類過 濾介質(zhì)如超細玻璃纖維紙受潮后強度降低，影響空氣過濾效果。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的提供一種將通氣、氣體除菌、物料加濕、 散熱四種操作耦合在一起，同時能實現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵過程中防菌、控溫等要求，原理新穎、結(jié)構(gòu) 簡單、性能優(yōu)良、操作方便、造價低的的固態(tài)發(fā)酵裝置及其發(fā)酵工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種氣濕耦合固態(tài)發(fā)酵罐，包括外側(cè)設(shè)有用于對進行控制 溫度的夾套的主罐體，以及罐蓋和物料管，所述撐物料罐的通過支撐環(huán)架置于所述主罐體 中，其特征在于，所述罐蓋的頂面為篩網(wǎng)式罐蓋面，所述罐蓋通過頂端邊沿設(shè)置的緊固扣與 主罐體緊固；所述物料罐的底部為篩網(wǎng)式物料罐底，所述物料罐與所述支撐環(huán)架之間設(shè)有 用于密封的橡膠圈墊一；所述主罐體底部設(shè)置氣濕耦合單元，所述氣濕耦合單元由分支狀 通氣管、無菌水層和通氣管組成，所述菌水層內(nèi)分布有所述分支狀通氣管，所述分支狀通氣 管與所述通氣管連接。進一步，所述分支狀通氣管上布有通氣孔，所述通氣孔的直徑小于10mm。
進一步，所述緊固扣上設(shè)有密封墊二，所述密封墊二用于在所述緊固扣封閉所述 物料罐與所述罐主體內(nèi)壁縫隙防止氣體從縫隙流失。進一步，所述主罐體上還設(shè)有用于無菌水層形成和排出的無菌水進水管和無菌水 出水管。本發(fā)明的另一目的是提供上述氣濕耦合固態(tài)發(fā)酵裝置的發(fā)酵工藝，具體步驟包括 如下
首先，打開紫外滅菌燈對氣濕耦合固態(tài)發(fā)酵罐及室內(nèi)環(huán)境進行滅菌，打開夾套進水管 和夾套出水管使發(fā)酵罐夾套內(nèi)水保持流通，并通過溫度傳感器及溫控儀調(diào)節(jié)罐內(nèi)溫度；
2.然后，打開罐內(nèi)無菌水進水管使罐內(nèi)無菌水層的水位高于底部分支狀通氣管，在物 料罐內(nèi)底部平整鋪設(shè)多層已滅菌的紗布，將滅菌冷卻后的培養(yǎng)物料及種子液混勻后平攤于 紗布之上，在物料層上方覆蓋多層已滅菌的紗布；
3.其次，蓋上罐蓋并將罐蓋緊固扣與主罐體緊扣，打開空壓機及儲氣罐進行通氣，進行 固態(tài)發(fā)酵，控制通氣流量以防罐內(nèi)無菌水層被強大氣流激起水花濺到物料罐底部；
最后，發(fā)酵結(jié)束后取出物料罐，對發(fā)酵產(chǎn)品進行干燥、粉碎、過篩等后處理。本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵裝置的優(yōu)點
1 .原理新穎，將通氣、氣體除菌、物料加濕、散熱四種操作耦合在一起實施固態(tài)發(fā)酵。2.固態(tài)發(fā)酵裝置性能優(yōu)良，可以實現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵中的溫度、通氣、空氣除菌、物料加 濕、物料散熱等操作的控制。3.結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，操作方便。


圖1是本發(fā)明的氣濕耦合固態(tài)發(fā)酵罐整體結(jié)構(gòu)圖的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的主罐體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的罐體內(nèi)底部分枝狀通氣管道。圖4是本發(fā)明的物料罐的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的罐蓋結(jié)構(gòu)示意圖。圖中
權(quán)利要求
1.一種氣濕耦合固態(tài)發(fā)酵罐，包括外側(cè)設(shè)有用于對進行控制溫度的夾套(4)的主罐體 (1)，以及罐蓋(2)和物料管(5)，所述撐物料罐(5)的通過支撐環(huán)架(12)置于所述主罐體 (1)中，其特征在于，所述罐蓋O)的頂面為篩網(wǎng)式罐蓋面(16)，所述罐蓋(2)通過頂端邊沿 設(shè)置的緊固扣(17)與主罐體(1)緊固；所述物料罐(5)的底部為篩網(wǎng)式物料罐底(14)，所 述物料罐(5)與所述支撐環(huán)架(12)之間設(shè)有用于密封的橡膠圈墊一(15)；所述主罐體(1) 底部設(shè)置氣濕耦合單元，所述氣濕耦合單元由分支狀通氣管(19)、無菌水層(9)和通氣管 (10)組成，所述菌水層(9)內(nèi)分布有所述分支狀通氣管(19)，所述分支狀通氣管(19)與所 述通氣管(10)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣濕耦合固態(tài)發(fā)酵罐，其特征在于所述分支狀通氣管(19) 上布有通氣孔(13)，所述通氣孔(13)的直徑小于10mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣濕耦合固態(tài)發(fā)酵罐，其特征在于所述緊固扣(17)上設(shè)有 密封墊二(18)，所述密封墊二(18)用于在所述緊固扣(17)封閉所述物料罐(5)與所述罐主 體(1)內(nèi)壁縫隙防止氣體從縫隙流失。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣濕耦合固態(tài)發(fā)酵罐，其特征在于所述主罐體(1)上還設(shè)有 用于無菌水層形成和排出的無菌水進水管C3)和無菌水出水管G)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項所述的氣濕耦合固態(tài)發(fā)酵罐的發(fā)酵工藝，其特征在于， 包括步驟具體如下步驟1 打開紫外滅菌燈對氣濕耦合固態(tài)發(fā)酵裝置及室內(nèi)環(huán)境進行滅菌，打開夾套進 水管和出水管使夾套內(nèi)水保持流通，并通過溫度傳感器及溫控儀調(diào)節(jié)熱水器溫度控制罐內(nèi) 溫度；步驟2:打開罐內(nèi)無菌水進水管使罐內(nèi)無菌水的水位高于底部分支通氣管，在物料罐 內(nèi)底部平整鋪設(shè)滅菌后多層防菌紗布，將滅菌冷卻后的培養(yǎng)物料、無菌水、培養(yǎng)好的種子液 混勻后平攤于物料罐內(nèi)紗布之上，在物料上方覆蓋多層防菌紗布；步驟3 蓋上罐蓋并將罐蓋緊固扣與主罐體緊扣，打開空壓機及儲氣罐進行通氣，控制 通氣流量以防罐內(nèi)無菌水被強大氣流激起水花濺到物料罐底部，進行固態(tài)發(fā)酵；步驟4:發(fā)酵結(jié)束后取出物料罐對發(fā)酵產(chǎn)品進行干燥、粉碎、過篩等后處理，排空夾套 及罐內(nèi)底部存水。
全文摘要
本發(fā)明氣濕耦合固態(tài)發(fā)酵罐包括外側(cè)設(shè)有用于對進行控制溫度的夾套的主罐體，以及罐蓋和物料管組成，罐蓋的頂面為篩網(wǎng)式罐蓋面，罐蓋通過頂端邊沿設(shè)置的緊固扣與主罐體緊固；篩網(wǎng)式物料罐底置于支撐環(huán)架上，并設(shè)有用于密封的橡膠圈墊一；主罐體底部設(shè)置氣濕耦合單元，氣濕耦合單元由分支狀通氣管、無菌水層和通氣管組成，菌水層內(nèi)分布有分支狀通氣管，分支狀通氣管與通氣管連接。該固態(tài)發(fā)酵裝置通過將氣體通入無菌水層過濾空氣中菌塵的同時將含有水分子的空氣通入物料中，可以在實現(xiàn)空氣罐內(nèi)除菌的同時維持物料的濕度，并散去固態(tài)發(fā)酵中產(chǎn)生的多余熱量，實現(xiàn)好氧菌的固態(tài)發(fā)酵。具有原理新穎，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，造價低，便于推廣和生產(chǎn)。
文檔編號C12M1/00GK102093950SQ20101059123
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者原小濤, 葉亞平, 弓愛君, 曹艷秋, 柴成文, 邱麗娜, 陳建幫 申請人:北京科技大學