连续转鼓式黑曲霉菌株固态发酵法扩培及孢子生产设备制造技术

本发明专利技术涉及一种连续转鼓式黑曲霉菌株固态发酵法扩培及孢子生产设备，其转鼓发酵罐的中部筒形罐体的径向两侧对称固装水平支撑套，一侧的第一水平支撑套外部与驱动装置连接并由其驱动，在第一水平支撑套内安装伸入至罐体内部并连接蒸汽灭菌装置、无菌通风装置的第一管路，及连接接种装置、补水装置的第二管路，第二管路连接罐体内的液体分布器；另一侧的第二水平支撑套内安装进出水套管，转鼓发酵罐的罐体外部设置有夹套，该夹套通过进出水套管连接热交换装置；在线监控装置包括与控制系统连接的传感器单元。本发明专利技术能在较短时间内能获得大批量、高质量的菌种产品，生产效率高，生产过程安全，同时降低了接种、灭菌、发酵过程中的费用，提高经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物反应器
，特别是一种连续转鼓式黑曲霉菌株固态发酵法扩培及孢子生产设备。
技术介绍
固态发酵具有操作简便，能耗低，发酵周期短，下游处理工艺简单等优点，目前，许多有机酸，蛋白质，酒类产品均采用微生物固态发酵方法来生产，但由于其发酵过程受到的影响因素很多(基质含水量、颗粒度、pH值、发酵温度、气相组成和通气速率等)，且在线监测手段不尽完善，相关的研究还比较缓慢。就固态麸曲的工业制备来说，菌种的扩培仍然采用传统的工艺：原优化菌种——斜面菌种——茄子瓶菌种——三角瓶麸曲。这样从原种扩培到发酵罐所需的菌种量，需要制备几百个三角瓶的麸曲，菌种扩培过程劳动量大，且一个三角瓶麸曲染菌，将导致整个发酵罐菌种都不可用，即麸曲染菌几率高。本专利技术是一种麸曲菌种大规模制备装置，替代几百个三角瓶的扩培方法，实现菌种生产的标准化，保证产品的同批同质性。专利ZL03159569.3专利技术了一种规模化发酵用的移动式侧向通气厚层发酵设备，该专利技术可使多个反应器串联。且其箱底为斜面能在发酵结束后靠重力自动排放发酵产物。但大规模的生产需要串联反应器，使占地面积，操作费用增加。专利CN102358883A设计了一种转轴式固态发酵罐，该发酵罐内部可实现雾化补水，水分均匀，湿度控制精度高；且设有夹套，搅拌轴，搅拌桨，即温度控制精度也高。但是该设备内部构造复杂，造价高，且清洗困难。专利CN102839119A专利技术了一种固态发酵罐，该发酵罐的搅拌系统由壁面刮板，底面刮板和搅拌桨叶构成的框状结构，能有效解决料层厚度不均，受热不均的难题，实现自动化的批量生产。专利CN102318789A专利技术了一种固态发酵设备及利用该固态发酵设备制备红曲的方法。该设备在采用轴向的供给管来供给物料，搅拌叶片设置在供给管上，当设备旋转时，能起到搅拌和混料的作用。且整个发酵流程在发酵罐内部解决，防止了杂菌污染和霉菌毒素产生。但采用机械搅拌方式对物料剪切力大，影响菌体的生长。专利CN202030749U一种全明视微生物固态发酵罐，该罐体可以旋转，中空的轴伸入发酵罐内，轴上开有小孔，可实现罐内通气。且罐体(包括盖子)为透明的工程塑料材质，能随时的观察到罐内的发酵情况。因此，关于发酵设备的设计应从控制床层湿度，温度上着手，使得既能够促进物料的混合，保证料层性质均一，且在优化的环境下，又不至于对菌体的生长造成较大的影响。同时也应考虑其造价与操作性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能有效解决发酵罐散热、传质、灭菌困难等问题，且保证操作过程无菌的固态菌种扩培及发酵设备。本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：一种连续转鼓式黑曲霉菌株固态发酵法扩培及孢子生产设备，其特征在于：包括转鼓发酵罐、驱动装置、热交换装置、蒸汽灭菌装置、无菌通风装置、接种装置、补水装置、在线监控装置及控制系统，转鼓发酵罐的罐体包括上、下端部锥形罐体及中部筒形罐体，中部筒形罐体的径向两侧对称固装水平支撑套，两水平支撑套分别安装于两侧的轴承支架上；一侧的第一水平支撑套外部与驱动装置连接并由其驱动，在第一水平支撑套内安装伸入至罐体内部并连接蒸汽灭菌装置、无菌通风装置的第一管路，及连接接种装置、补水装置的第二管路，第二管路连接罐体内的液体分布器；另一侧的第二水平支撑套内安装进出水套管，转鼓发酵罐的罐体外部设置有夹套，该夹套通过进出水套管连接热交换装置；在线监控装置包括罐体内的与控制系统连接的温湿度传感器，CO2浓度检测仪与O2浓度检测仪。而且，所述的驱动装置包括减速箱及步进电机，减速箱的输出齿轮安装于所述的第一水平支撑套外部，步进电机通过减速箱驱动第一水平支撑套旋转，进而驱动转鼓发酵罐旋转。而且，所述的转鼓发酵罐外部设置的夹套内设置有分隔板，形成相连通的内层夹套及外层夹套，进出水套管的进水口连通内层夹套，进出水套管的出水口连通外层夹套，进出水套管通过旋转接头连接热交换装置的出水口及回水口。而且，在转鼓发酵罐的锥形罐体上设置有观察口、进(出)料口、取样口、尾气排出口，所述观察口在发酵罐的锥形罐体的两侧各一个。而且，所述的接种装置由种子储罐，蠕动泵组成，种子储罐通过蠕动泵及第一管路连接所述液体分布器。而且，所述的补水装置由无菌水储罐，蠕动泵组成，无菌水储罐通过蠕动泵及第一管路连接至所述液体分布器。而且，所述的通风装置由空气压缩机、空气除菌器、空气加湿器、空气预热器依次连接组成并通过第二管路连接至转鼓发酵罐内部的气体分布器。而且，所述的蒸汽灭菌装置包括蒸汽发生器，蒸汽发生器通过第二管路连接至所述气体分布器。而且，所述的气体分布器为螺旋直径逐渐缩小的螺旋管，螺旋管上制有气体分布孔。本专利技术的优点和有益效果为：1、本连续转鼓式黑曲霉菌株固态发酵法扩培及孢子生产设备，发酵罐总体采用转鼓式结构，两端的锥筒形罐壁与中间的圆筒形罐壁有一定角度(30-60℃)，这样整个罐体内腔的横截面大小不同，当罐体转动时，可促进物料的混合，改善物料与物料，物料与空气的传热，传质效果，保证床层性质的均一性，这一定程度上可以替代传统发酵罐的搅拌桨，同时便于罐内清洗。有效的减少了三角瓶，培养箱等设备的使用，减少了培养过程中染菌的几率，对节约生产成本，提高菌种品质具有重要意义。2、本连续转鼓式黑曲霉菌株固态发酵法扩培及孢子生产设备，驱动装置采用步进电机通过齿轮减速器与转鼓发酵罐外部的第一水平支撑套连接，步进电机可以根据脉冲信号的频率与正负自动的调节转速与转向，以此来控制转鼓发酵罐转动的转速和方向。需要说明的是，前所述的齿轮减速器可以由涡轮蜗杆减速器或传送带代替。3、本连续转鼓式黑曲霉菌株固态发酵法扩培及孢子生产设备，转鼓发酵罐外设置有夹，通过进水管和出水口与水箱相连，夹套内部水的进出口开在罐体第二水平支撑套的一侧，且整个夹套空间被分隔板分隔成上下两层，从而避免水循环的短路，充分的利用换热面积，且分隔板与夹套内壁和罐体外壁焊接在一起，会随着罐体一起转动，夹套水的进出口管路采用旋转接头连接，这样能保证发酵罐旋转时，仍然能向夹套中通入用于热交换的水，从而实现发酵罐的降温或加温。需要指出的是分隔板可使用多层，或螺旋，波浪形等形式来实现导流的效果。在需要蒸汽灭菌时设置夹套水温度达到100℃，这样可以减少蒸汽灭菌时发酵罐9内腔由于冷凝水的产生而导致的物料的含水率的增加。4、本连续转鼓式黑曲霉菌株固态发酵法扩培及孢子生产设备，接种装置采用蠕动泵将种子液打入发酵罐内，整个接种过程种子液都在封闭的管路中不与外部接触，避免了使用其它接种方式造成菌种污染，同时在接种过程中应保证蠕动泵的转速在10r/min以下，防止转速过高对菌种产生不良影响。5、本连续转鼓式黑曲霉菌株固态发酵法扩培及孢子生产设备，第一管路B与转鼓发酵罐内腔相连通，在整个发酵过程中的不同阶段起不同的作用，接种时，开启其蠕动泵，阀a，关闭阀b，种子液可以通过第一管路B进入到发酵罐内，并经过液体分布器，均匀的喷淋在发酵基质中；在发酵过程中发酵基质湿度降低，需要补水时，开启其蠕动泵，阀b，关闭阀a，无菌水可通过第一管路进入到发酵罐中，完成补水。6、本连续转鼓式黑曲霉菌株固态发酵法扩培及孢子生产设备，第二管路D与转鼓发酵罐内腔相连通，在整个发酵过程中的不同阶段起不同的作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续转鼓式黑曲霉菌株固态发酵法扩培及孢子生产设备，其特征在于：包括转鼓发酵罐、驱动装置、热交换装置、蒸汽灭菌装置、无菌通风装置、接种装置、补水装置、在线监控装置及控制系统，转鼓发酵罐的罐体包括上、下端部锥形罐体及中部筒形罐体，中部筒形罐体的径向两侧对称固装水平支撑套，两水平支撑套分别安装于两侧的轴承支架上；一侧的第一水平支撑套外部与驱动装置连接并由其驱动，在第一水平支撑套内安装伸入至罐体内部并连接蒸汽灭菌装置、无菌通风装置的第一管路，及连接接种装置、补水装置的第二管路，第二管路连接罐体内的液体分布器；另一侧的第二水平支撑套内安装进出水套管，转鼓发酵罐的罐体外部设置有夹套，该夹套通过进出水套管连接热交换装置；在线监控装置包括罐体内的与控制系统连接的温湿度传感器，CO2浓度检测仪与O2浓度检测仪。

【技术特征摘要】
1.一种连续转鼓式黑曲霉菌株固态发酵法扩培及孢子生产设备，其特征在于：包括转鼓发酵罐、驱动装置、热交换装置、蒸汽灭菌装置、无菌通风装置、接种装置、补水装置、在线监控装置及控制系统，转鼓发酵罐的罐体包括上、下端部锥形罐体及中部筒形罐体，中部筒形罐体的径向两侧对称固装水平支撑套，两水平支撑套分别安装于两侧的轴承支架上；一侧的第一水平支撑套外部与驱动装置连接并由其驱动，在第一水平支撑套内安装伸入至罐体内部并连接蒸汽灭菌装置、无菌通风装置的第一管路，及连接接种装置、补水装置的第二管路，第二管路连接罐体内的液体分布器；另一侧的第二水平支撑套内安装进出水套管，转鼓发酵罐的罐体外部设置有夹套，该夹套通过进出水套管连接热交换装置；在线监控装置包括罐体内的与控制系统连接的温湿度传感器，CO2浓度检测仪与O2浓度检测仪。2.根据权利要求1所述的连续转鼓式黑曲霉菌株固态发酵法扩培及孢子生产设备，其特征在于：所述的驱动装置包括减速箱及步进电机，减速箱的输出齿轮安装于所述的第一水平支撑套外部，步进电机通过减速箱驱动第一水平支撑套旋转，进而驱动转鼓发酵罐旋转。3.根据权利要求1所述的连续转鼓式黑曲霉菌株固态发酵法扩培及孢子生产设备，其特征在于：所述的转鼓发酵罐外部设置的夹套内设置有分隔板，形成相连通的内层夹套及外层夹套，进出水套管的进水口连通内层夹套，进出水套管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李占勇，徐庆，刘建波，任超杰，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津;12