一种固态发酵罐和固体发酵方法技术

本发明专利技术公开了一种固态发酵罐和固态发酵方法，该固态发酵罐包括有罐体和设有上下接口的夹套，所述的罐体上端为上端盖，在上端盖上设有可升降的搅拌系统，所述的搅拌系统是由驱动系统轴带动搅拌架；所述的搅拌架由壁面刮板、底面刮板和搅拌桨叶构成，壁面刮板和底面刮板形成框状结构，搅拌桨叶固接在框状结构内。本发明专利技术有效解决了料层厚度不均，受热不均，导致发酵成绩不高的难题。本设备和方法将投料至出料的全部工艺集中在固态发酵罐内，简化了物料输送过程的同时，强化了设备的搅拌系统和散热保温系统。可以实现固态发酵的自动化批量生产，有效保证了固态发酵过程的纯种培养，提高了产品的质量和安全性，保证了同批同质性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发酵设备及其发酵方法，尤其是。
技术介绍
根据发酵过程培养基质的不同，发酵方式分为固态发酵和液态发酵。固态发酵在人类历史上具有悠久的历史，发酵技术比较粗放，一般不需要严格的无菌培养。由于固态发酵的基质浓度达到了极限，所以其发酵产量一般是液态发酵的10倍以上，而且后处理简单，一般是整个基质都作为产品使用，生产过程很少甚至没有废水废渣排放。但与液态发酵相比，固态发酵的周期一般都比较长，难以实现纯种培养，而且是在没有或者几乎没有游离 水的条件下进行发酵，其传质传热效率非常低。所以说，固态发酵受很多因素的限制，各项參数不易侦测，如在液态发酵过程中已广泛使用探头测量PH值、温度、生物量、溶氧、基质浓度等，在固态发酵中适用面就很窄，而且很难保证每批次发酵条件一致，再现性差，是比液态发酵更为复杂的发酵过程。固态发酵罐的设计就必须解决固态发酵过程中传质传热效率低、纯种培养难等问题，促进我国固态发酵产业的快速发展。固态发酵最难解决的就是搅拌系统的设计，搅拌系统直接关系到传质传热的效率，并且，受到菌丝生理特性的影响，转速不能太快，否则会切断菌丝体而影响发酵质量，每次搅拌结束后都要确保料层厚度一致，才能保证物料受热均匀，提高发酵成绩。公开号为CN201506789U的专利中，将双锥形罐体设计成转鼓式，中轴和中轴上的桨叶设计成中空式，蒸汽从罐体中间通入，这种设计不能保证灭菌没有死角，发酵效果难以保证，并且没有提及保温措施。公开号为CN102358883A的专利中，介绍了ー种卧式转轴式固态发酵罐，蒸汽也是从上ロ进入，而物料在下方，同样不能保证灭菌没有死角，发酵效果也是难以保证，发酵过程产生的热量不能及时带走，影响发酵质量。公开号为CN102318789A的专利中，介绍了ー种用于发酵红曲的转鼓式固态发酵罐，通过灌顶喷淋的方式控制发酵罐的温度，效率不高，取样ロ设计在罐体下部，而且没有说明具体取样方式和取样时染菌的预防措施。在已经公开的固态发酵罐专利中，都没有涉及如何保证搅拌后物料厚度均匀的措施，势必会使发酵料层厚度不均，受热不均而影响发酵质量。总之，固态发酵周期长，传质传热困难，所以设计固态发酵罐的核心问题就是如何设计高效的搅拌系统，如何简化物料的输送，或者采取ー些措施弥补这些不足，并且，固态发酵罐还要容易清洗和灭菌，避免物料输送过程染菌和培养过程染菌。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种发酵质量好的固态发酵罐；本专利技术还提供了利用该固态发酵罐的固体发酵方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是其包括有罐体和设有上下接ロ的夹套，所述的罐体上端为上端盖，在上端盖上设有可升降的搅拌系统，所述的搅拌系统是由驱动系统轴带动搅拌架；所述的搅拌架由壁面刮板、底面刮板和搅拌桨叶构成，壁面刮板和底面刮板形成框状结构，搅拌桨叶固接在框状结构内。本专利技术所述框状结构内在水平方向平均固接有2 4组搅拌桨叶，每组搅拌桨叶组由竖直方向设置的2 5个桨叶构成。本专利技术所述壁面刮板和罐壁切面向搅拌方向形成150度夹角，底面刮板和底平面向搅拌方向形成150度夹角；搅拌桨叶和底平面向半径方向形成10度夹角，再向搅拌方向形成150度夹角。本专利技术所述的搅拌系统利用液压装置实现可升降结构。本专利技术所述固态发酵罐还设有无菌空气分布系统；所述的无菌空气分布系统是在罐体底部设有无菌空气进ロ，无菌空气进ロ在罐体内连通有气体分布管，在气体分布管的上部的罐体内设有气体分布板，所述的上端盖上设有气动排气ロ。所述的上端盖上均匀分 布5 10个气动排气ロ。本专利技术所述上端盖与罐体之间为快开门连接结构，在上端盖的下部设有接种加水分布管，在罐体底部设有排污ロ ；所述接种加水分布管的上部为穿出上端盖的接种加无菌水口，加水分布管的下部均匀分布有8 12个接种加水喷头。本专利技术所述的上端盖上设有压カ表、湿度探头、温度探头、镜灯、视镜和开ロ部和火焰取样ロ。本专利技术方法，采用上述的固态发酵罐，该方法步骤为(1)加料打开视镜和开ロ部，将基质加入固态发酵罐中，加基质的同时打开搅拌，使料层厚度一致； (2)浸泡通过接种加无菌水口向罐体内注入水，根据エ艺要求确定浸泡； (3)浙干打开底部的排污ロ，将水放干净，根据エ艺要求浙干； (4)蒸料关闭视镜和开ロ部，继续搅拌，从无菌空气进ロ通入热蒸汽，热蒸汽流经气体分布管、气体分布板、基料，然后从气动排气ロ排出，从而将罐体内的冷空气排放干净，維持罐压0. 02 0. 04MPa，根据エ艺要求确定蒸料时间； (5)辅料和营养液打开视镜和开ロ部，将辅料加入固态发酵罐中，关闭视镜和开ロ部，将营养液通过接种加无菌水口加入罐体内； (6)灭菌热蒸汽从固态发酵罐底部进入，控制罐压0.12MPa，温度121°C，时间20 50分钟，这个过程搅拌继续； (7)打散通过搅拌系统将蒸熟的基质全部打散； (8)降温夹套内通入冷却水进行降温，夹套降温的同时从无菌空气进ロ通入无菌空气，基质温度降到35 45°C，准备接种； (9 )接种将培养好的菌种通过接种加无菌水ロ接入发酵罐内，接种完成后通过搅拌系统上升直至将物料摊平，停止搅拌； (10)发酵通过夹套进水和无菌空气进ロ进入的无菌空气维持罐温，通过接种加无菌水ロ的加水控制罐内相对湿度，通过视镜观察发酵罐内基质的发酵状况，通过火焰取样ロ取发酵过程中的样品，以测定基质的发酵水平，发酵按エ艺定式搅拌一次； (11)烘干发酵结束后，无菌空气进ロ通入干热风，打开气动排气ロ，打开搅拌系统，将物料水分控制在指标要求之内； (12)出料前述步骤的产品指标合格后，将上端盖打开，通过电葫芦将上端盖吊起，将发酵好的产品收集到指定容器即可。本专利技术方法所述步骤(11)过程中，固态发酵罐的气动排气ロ与真空泵连接，进行真空干燥。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本专利技术的搅拌系统可以在低转速条件下实现物料的充分混匀，将搅拌系统设计成可升降的，避免了毎次启动搅拌时阻カ太大将搅拌桨叶损坏的情况发生，毎次搅拌结束后，搅拌桨叶缓慢提升，利用底部刮板将物料摊平，有效解决了料层厚度不均，受热不均，导致发酵成绩不高的难题。尤其是气体分布管和气动排气ロ以及接种加水分布管的设计，可实现多点接种和多点加水，从而能更有效地在低转速条件下实现物料的充分混匀。本专利技术方法将从投料到出料的全部エ艺集中在一个设备里完成，省却了固态基质输送难题，发酵过程罐内始終保持正压，通入的空气和加的水都是无菌的，实现了固态发酵的纯种培养，可以有效防止杂菌污染和控制产品微生物指标。将发酵罐湿度探头、温度探·头、驱动系统、搅拌系统、气动排气ロ、镜灯于控制系统连接，可实现固态发酵的全自动化生产。应用本专利技术的固态发酵罐和发酵方法，可以实现固态发酵的纯种培养和高效安全的规模化生产，确保产品的同批同质性，同时，提高了固态发酵行业的机械化、自动化水平。本专利技术设备和方法将投料至出料的全部エ艺集中在固态发酵罐内，简化了物料输送过程的同吋，強化了设备的搅拌系统和散热保温系统。可以实现固态发酵的自动化批量生产，有效保证了固态发酵过程的纯种培养，提高了产品的质量和安全性，保证了同批同质性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进ー步详细的说明。图I是本专利技术固态发酵罐的结构示意图； 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态发酵罐，其包括有罐体（1）和设有上下接口的夹套（2），所述的罐体上端为上端盖，在上端盖上设有可升降的搅拌系统，其特征在于：所述的搅拌系统是由驱动系统（18）轴带动搅拌架（3）；所述的搅拌架（3）由壁面刮板（4）、底面刮板（5）和搅拌桨叶构成，壁面刮板（4）和底面刮板（5）形成框状结构，搅拌桨叶固接在框状结构内。

【技术特征摘要】
1.一种固态发酵罐，其包括有罐体(I)和设有上下接ロ的夹套(2)，所述的罐体上端为上端盖，在上端盖上设有可升降的搅拌系统，其特征在干所述的搅拌系统是由驱动系统(18)轴带动搅拌架(3);所述的搅拌架(3)由壁面刮板(4)、底面刮板(5)和搅拌桨叶构成，壁面刮板(4)和底面刮板(5 )形成框状结构，搅拌桨叶固接在框状结构内。2.根据权利要求I所述的ー种固态发酵罐，其特征在于所述框状结构内在水平方向平均固接有2 4组搅拌桨叶，每组搅拌桨叶组由竖直方向设置的2 5个桨叶构成。3.根据权利要求2所述的ー种固态发酵罐，其特征在于所述壁面刮板(4)和罐壁切面向搅拌方向形成150度夹角，底面刮板(5)和底平面向搅拌方向形成150度夹角；搅拌桨叶和底平面向半径方向形成10度夹角，再向搅拌方向形成150度夹角。4.根据权利要求I所述的ー种固态发酵罐，其特征在于所述的搅拌系统利用液压装置实现可升降结构。5.根据权利要求I所述的ー种固态发酵罐，其特征在于所述固态发酵罐还设有无菌空气分布系统；所述的无菌空气分布系统是在罐体(I)底部设有无菌空气进ロ(9)，无菌空气进ロ( 9 )在罐体内连通有气体分布管(7 )，在气体分布管(4)的上部的罐体内设有气体分布板(6)，所述的上端盖上设有气动排气ロ(15-1 15-7)。6.根据权利要求5所述的ー种固态发酵罐，其特征在于所述的上端盖上均匀分布5 10个气动排气ロ。7.根据权利要求I所述的ー种固态发酵罐，其特征在于所述上端盖与罐体之间为快开门连接结构，在上端盖的下部设有接种加水分布管(14)，在罐体(I)底部设有排污ロ(10);所述接种加水分布管(14)的上部为穿出上端盖的接种加无菌水口(17)，接种加水分布管(14)的下部均匀分布有8 12个接种加水喷头(14-1 14-10)。8.根据权利要求I一 6所述的任意一种固态发酵罐，其特征在于所述的上端盖上设有压カ表(16 )、湿度探头(19 )、温度探头(20 )、镜灯(22 )、视镜和开ロ部(23 )和火焰取样ロ(24)。9.一种固态发酵罐方法，采用权利要求8所述的固态发...

【专利技术属性】
技术研发人员：武亚明，暴海军，刘英山，王轩，王洪舟，
申请(专利权)人：晨光生物科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：