CN101292038A - 仓储式组织培养或微生物发酵方法与系统 - Google Patents

Abstract

一种仓储式组织培养或微生物发酵方法与系统，是结合食品制造自动化技术、无菌室技术、自动化仓储技术以及微生物发酵技术的设计，配合该无菌室空间设计，以自动化机械将培养基装入发酵容器并完成灭菌程序后植入菌种，由自动存取机将发酵容器放入仓储区的货架上存放，每一货架上并有成长监控装置、搅拌装置、震动装置、独立的空气或氧气供应装置，提供菌或细胞、其它微生物在发酵过程中一切所需。

Description

仓储式组织培养或微生物发酵方法与系统 所属技术领域

本发明涉及一种仓储式组织培养或微生物发酵方法与系统， 特别指一种结 合食品制造自动化技术、 无菌室技术、 自动化仓储技术以及微生物发酵技术的 设计， 将整合后技术使用在组织培养、 微生物的液态、 半固态、 固态发酵过 程， 利用仓储原理， 将发酵工业与组织培养迈向大量化生产制造的一种技术创 新。

背景技术

人类自古以来就懂得利用仓库存放物品， 在仓库内设置货架让空间更有效 利用， 并且配合其它防护措施， 使存放的货物达到防鼠、 虫、 蚁， 防潮、 防 蛀， 以增加保存时间。 又， 随着科技的进步， 机械式的自动化控制技术日趋成 熟， 也让自动化仓储应运而生， 不但让空间更有效利用， 更因自动存取设备而 降低人员使用率， 及增加工作效率。 只是， 目前的自动化仓储系统仅应用在存 放货物， 但其中的管理工作并无一刻停歇， 这些花费都会提高货物的成本， 也 转嫁到消费者身上， 若发生物流迟滞的情况， 其损失更是难以估计。 为此， 若 能有效利用自动化仓储所提供的便利， 并有效应用其存放时间进行工作， 则不 仅减少空间成本的浪费， 亦能进一步提高自动化仓储的利用。 其中， 组织培养 和微生物发酵工程即是充分利用自动化仓储的工作领域， 因这些工作需要时 间、 空间， 以及适当的环境控制， 若能有效利用自动化仓储来进行管理， 势必 能维持品质， 且能降低产品成本， 提供给需要者价廉物美的产品。

人类很早就知道利用发酵来制造所需的食物或酒类， 如以五谷杂粮或水果 酿酒、 馒头、 面包发酵、 茶叶发酵 （红茶、 普洱茶） 、 以豆豉酿制酱油、 制造 红曲等等， 这些都是利用固态发酵或半固态发酵， 因此人类很早就懂得使用固 态发酵方法制造所需的食品。

但上述传统发酵方法有几个共通点：

1 . 其发酵菌类多是酵母菌或霉菌；

2. 在一般室温和常态下发酵；

3. 多是以盘式器皿或浅碟状容器装盛培养基 （发酵物） ；

4. 发酵空间无需做特别的灭菌处理；

5. 以翻动 （当培养基量多或厚） 或静置方式自然透气和散热， 让菌类 正常发酵成长。

传统固态发酵方法很难在品质控制方面， 发酵中的质量、 热量及气体传送 尚不能达到要求的标准， 如酒曲生产的过程中不仅有酵母和曲菌的产生， 也夹 杂了一些耐酸和厌气性的杂菌， 如酯化菌、 乳酸菌. . .。 酒曲制造是利用条件 控制， 筛选天然环境中的优质酵母和曲菌， 但其中它所用的几乎是未经过杀菌 的生料， 生长也是在曲房中空气是与外界相互流通的， 所以在酒曲生产的过程 中不仅有酵母和曲菌的产生， 也夹杂了一些耐酸和厌气性的杂菌， 因此传统型 固态发酵法有需要改进的空间。

近代， 许多菌类产品很多采用菌丝体发酵， 菌丝体的发酵过程中， 一般分 为液态发酵和固态发酵两种方法； 液态发酵方法中， 发酵量少时， 容器多是使 用三角瓶， 大量发酵则是使用大型发酵槽； 固态发酵过程中， 使用的容器为培 养瓶或滚筒搅拌型发酵槽， 培养瓶方法所需要消毒程序较多次， 耗费工时太 多， 且发酵量少， 而滚筒搅拌型发酵槽受限于固态培养基的散热与通气问题， 单次发酵产量不大； 而且为了培养基的持续散热， 须不断的滚动搅拌， 菌丝不 断地分裂， 因无法静置使菌株安静的成长， 所以菌株较不成熟， 因此存在二次 代谢物产出较少的问题。

近年在产业界与学术界的努力下发展出多款的旋转搅拌式固态发酵槽， 可 有效地控制生长过程中温度、 湿度、 与通气等生长要件， 但生产量一直无法增 大， 因散热问题无法有效克服， 培养基量若太多内部温度升高， 导致菌株死 亡， 发酵失败。 此类发酵槽以旋转和搅拌方式使槽内培养基达到通气、 散热和 质传的目的， 可是在菌类成长过程中， 只要通气性好、 散热佳， 过度搅拌是会 影响菌的成长， 此类发酵槽的另一缺点是若旋转搅拌停止， 虽可以让菌安静成 长， 但散热与通气问题就会产生， 因此发酵产品无法大量生产。

目前组织培养和微生物液态发酵大型化生产， 培养基在发酵槽内是以旋转 搅拌或通气搅拌方式达到通气和质传目的， 优点是发酵空间可以几近无限大化 设计生产， 缺点是发酵过程中若有杂菌侵入造成感染， 难以在过程中查觉， 虽 可通过观察 ph值的改变判断是否杂菌感染， 但有些杂菌感染是不会改变 ph值 的， 须等产出后再做检验分析； 对有些菌类以及有些对特殊代谢物有特别产出 要求的情况 不适合釆取液态发酵过程， 因液态发酵生长期短， 菌类的许多二 次代谢物因菌株不够成熟而无法产出。 且干燥后固态产出物不多。

固态发酵目前有人工与半自动两种方式， 人工则是将培养基置于瓶状容器 中， 其容量约在 200~400千克之间， 若培养基量过大则会产生严重散热问题和 通气问题， 培养瓶无任何搅拌及非自然进气装置； 培养基煮熟、 冷却后， 装入 培养瓶， 再高温杀菌冷却后接种， 将有通气过滤孔的瓶盖盖上， 然后将若干数 量的培养瓶放置在一有温度控制的空间， 让菌在瓶内成长， 但因无搅拌与强制 性通气设备， 以及接种液 （或粒） 仅分布在培养基上方的表层， 所以培养基间 的质传须在特定时间将培养瓶放置在震荡机器上以震荡方式让菌株在培养基间 散播， 达到各培养基都能长菌的目的。 其通气方式是在瓶盖口以简单滤布或滤 网方式让瓶内空气与瓶外自然对流， 通气效果差， 且容易因杂菌进入造成感 染， 降低产品优良率。

另外， 在现有的菇蕈类培育过程中， 目前有部份菇类采用货架方式培养， 一般多以太空包 （固态物培养包） 做有关香菇、 灵芝类的子实体培育， 培育空 间的环境管理仅有温度、 湿度、 光线等条件， 对于培育环境的无菌管理仍付之 阙如， 而且至今尚未将自动化仓储设施应用在子实体培育。 而菌丝体的培养仍 停留在液态发酵槽、 培养瓶和小型 （500公升以下） 固态发酵槽阶段。 因此， 现有技术不易维持产品的品质与产量， 使功能性食品的价格居高不下。

而以当今发酵工业而言， 菌丝体的培育有液态发酵和固态发酵两种常用的 方法。 在微生物的工业化生产过程中， 液态发酵多用大型发酵槽， 而固态发酵 则用培养瓶或小型固态发酵槽。 培养瓶虽然也可采用货架方式做大量的存放， 目的是为增加一定空间内培养瓶的存放量， 但货架本身没有搅拌、 震动、 通气 和生长监控等设备， 传统仓储空间也缺乏无菌空间管理的设备设置， 因此整个 作业流程耗费工时较多， 而且杂菌感染率较高， 难以做高优良率、 高效能的大 量发酵应用。

本发明即是将自动仓储的技术应用在组织培养和微生物发酵工程使用。 以 往仓储系统仅是用来做原料、 半成品或成品的存放， 不具生产制造的功能。 本 发明以无菌空间的管理技术， 加上具有搅拌、 震动、 通气、 温度、 湿度、 酸碱 值控制和生长监控功能的货架与储放空间， 和具有发酵条件管理能力加上配合 货架空间设计的各式发酵槽， 以及自动化仓储设备， 组成一个全新的自动仓储 式组织培养（t i s sue cul ture)及微生物发酵系统。 因此， 和以往仓储设备最大 的不同乃是以往仓储只是 个存放物品的地方， 本发明是让仓储系统不再是仓 库， 而是一个制造工厂， 一个组织培养和菌类发酵的高产能生产设备。

发明内容 本发明的目的即在于提供一种仓储式组织培养或微生物发酵方法与系统， 是一种结合食品制造自动化技术、 无菌室技术、 自动化仓储技术以及微生物发 酵技术的设计， 将整合后技术使用在组织培养、 微生物液态、 半固态、 固态发 酵过程， 利用仓储原理， 将发酵工业与组织培养迈向大量化生产制造的一种技 术创新。

在以往的 菌过程中， 因霉菌和酵母菌在环境中属强势菌类， 且普遍存在 于自然环境中， 因此， 以往的菌类制品如酒曲、 奶酪、 豆豉、 红茶、 普洱茶、 红曲 等等， 是利用环境控制来筛选并培育出优质的霉菌或酵母菌， 发酵 空间的空气与室外流通， 所以培养基上也会有少许的杂菌菌落， 但因当时的温 度、 湿度是针对该菌所设定， 所以该菌是强势菌， 会旺盛成长， 其它杂菌在该 环境中就成为弱势少数或菌落数不高， 但仍会影响该发酵过程的品质。

当在固态培养基植菌后， 若培养基内部通气与散热条件良好， 则不需要搅 拌或翻动， 让菌丝自然成长， 成为成熟菌株后， 才会产生应有的二次代谢物 质。 过程中， 若需搅拌、 翻动， 主要是要让菌株充分分布在培养基中， 以及通 气 （厌气菌就不需） 和散热的目的， 若该三要件都具备， 培养基静置就能让菌 正常成长。

随着现代化灭菌设备的提升以及自动化设备的成熟， 以往在曲房中自然通 风发酵的过程可以有效的改善， 使发酵品质更稳定， 产量更大， 达到固态过程 中前所未有的生产规模。

固态发酵法是最适合菌类人工培育的方法， 以前虽大量运用在子实体培 育， 如利用太空包培育香菇、 灵芝、 巴西蘑菇、 杏鲍菇 等等， 但在菌丝 体的培育中， 固态发酵面临许多瓶颈， 无法大量化生产且缺乏有效的无菌空间 管理， 容易感染杂菌， 造成生产优良率不高。

空气中存在最多是一般细菌、 霉菌和酵母菌， 在自然环境中它们是强势 菌， 而人工要栽培的食用真菌， 如冬虫夏草、 牛樟芝、 桑黄和其它高经济价值 的食用菌类， 其原生地的生长环境与平地一般环境不同， 若培育环境管理不 当， 所要栽培的菌类容易因其它杂菌侵入而感染， 发酵培育失败， 这情形在产 业中是亟待克服的问题。

本发明是一种利用现代化 δ动仓储技术， 配合无菌室空间设计， 以自动化 机械将培养基装入发酵容器并完成灭菌程序后植入菌种， 由自动存取机 （或输 送带、 其它搬运机械） 将发酵容器放入仓储区的货架上存放， 每一货架上并有 成长监控装置、 搅拌装置、 震动装置、 独立的空气或氧气供应装置， 提供菌在 发酵过程中一切所需。

这样的发酵容器若应用在固态培养基， 最佳的设计为扁平盘状发酵器， 目 的是增加发酵容器内培养基的装盛量却又不影响的培养基的通气和散热， 并以 搅拌器或在槽内放置通气散热隔板的方式， 将槽内培养基分成若干区， 增加通 气和散热的效果， 其形状可为圆形、 方形或其它特殊设计的形状； 若应用在液 态和半固态过程， 发酵器一般无外形限制， 但需在发酵器内装设温控管， 用以 降温或增温 （若发酵器为金属材质， 热传导是数高， 也可利用发酵室的温控， 间接达到发酵器的温控） 。 发酵器皿内部设有搅拌装置， 或用通气散热隔板将 培养基隔成若干数目的培养区， 此隔板另须兼具散热和通气的功能； 可视菌的 生长特性在通气上使用自然空气对流方式或直接导入空气或氧气。 当然， 也可 将若干数量的培养瓶置放于容器上， 由自动存取机送到仓储区货架存放， 只是 这样的方式较费工时， 且杂菌感染率高， 生产效益较差。 附图说明

请参阅以下有关本发明一较佳实施例的详细说明及其附图， 将可进一步了 解本发明的技术内容及其目的功效； 有关该实施例的附图为：

图 1为本发明的系统结构图；

图 1A为本发明的货架储存格变化例图；

图 2A为本发明的发酵槽相关结构放大图；

图 2B为本发明的另一发酵槽结构图；

图 3为本发明的一般性流程图； 以及

图 4为本发明采用高压培养皿直接发酵的流程图。

图中， 主要组件符号说明- 1一仓储空间 ， 2—自动化仓储系统， 3—货架 （仓储架） ， 31—储存格，

32—承载平台， 33—监控装置， 4一无菌空气系统， 5—发酵槽 （生物反应 器） ， 51 a—隔板， 51b—隔板， 52—搅拌叶片， 6—马达， 61—强力磁铁。 具体实施方式

请参阅图 1、 图 2， 本发明所称的仓储式组织培养或微生物发酵系统， 主要 包括有- 一仓储空间 1， 以无尘室的规格标准设计建造， 具备各式灭菌设备， 如高 温高压灭菌、 电浆灭菌、 紫外线灭菌 等， 使该空间在发酵前和发酵中 都能维持无菌状态；

一自动化仓储系统 2, 其具有储存结构体、 储存 /取出机器、 取出与储存工 作站、 物料搬运与输送设备、 培养基调制、 接种、 装填自动化设备， 都以组织 培养和微生物发酵做整合性设计、 制造；

一货架 3 (又称仓储架） ， 以高承载力、 抗氧化、 耐高温、 耐腐蚀材质制 作， 提供后述发酵槽 5存放的储存格 31， 该储存格 31依仓储空间 1规划进行设 计， 以达最大空间利用及方便管控， 在每层储存格 31底部设置有承载平台 32， 该承载平台 32用来提供其它功能装置的容置空间， 若为静置式培养， 该储存格 31可以承载平台 32或其它承载方式提供发酵槽所需放置空间；

该货架 3每格储存格 31的承载平台 32设置有进气管路与接头， 将每层储存 格 31所放置的发酵槽 5连结， 将无菌空气输送进入发酵槽 5内供菌种使用； 另一 种实施方式为发酵槽内的空气与无菌室的空气行自然对流， 无需透过进气管 路；

该货架 3每格储存格 31的承载平台 32装设振动装置或旋转搅拌装置， 让槽 内培养基产生充份质传效果， 也可在发酵槽 5上盖设置旋转搅拌装置， 或以气 举方式达到质传与通气效果； 另一种实施方式为储存格仅提供发酵槽放置空 间， 采静置方式让微生物自然成长；

该货架 3每格储存格 31都装设温度、 湿度、 酸碱值、 含氧量等监控 33装 置， 使发酵槽 5内菌的生长环境保持在最佳状态； 温度、 湿度、 酸碱值及相关 监控装置， 亦可以货架或每一发酵仓储区为单位；

另参阅图 1A， 前述货架 3可不设置承载平台 32， 而是设置有挂板 32a， 并以 活动式储存格 31 a挂置在挂板 32a上， 以方便用抽换方式置入货架 3内。

一无菌空气系统 4， 使进入该仓储空间 1和后述发酵槽 5内的空气维持在无 菌状态；

一菌种发酵槽（图未示出）， 是放置在一育种区内， 以液态发酵过程为主 (亦可为固态） ， 将菌落数达到设定标准的接种液 （或接种粒） 植入后述仓储 内发酵槽的培荞基中， 透过 g种 或发酵槽的接种孔将菌种液接种在更大量的 液态或固态培养基中；

一发酵槽 5 (又称生物反应器） ， 通用型以扁平状设计， 形状为圆形、 正 方型、 长方型； 圆型发酵槽槽 5内培养基以旋转搅拌为主， 正方形和长方型以 振动为主， 槽中设通气散热隔板 51a、 51b , 区分为一般型格板 51a与中空型格 板 51b， 将固态培养基分成若干区， 其功能为让培养基维持好的散热与通气， 隧道式以旋转翻动或振动都可以。

前述系统为当培养基为固态时的状态， 若培养基为液态或半固态， 旋转搅 拌是最好的质传方法。 虽然通气搅拌也是个可用的方法， 若培养的微生物为厌 气性， 或对空气需求量不大， 则通气搅拌方式就不适合使用。 发酵槽 5搅拌功 能的理想设计， 若动力自底部传送， 并以马达 6及轴承带动搅拌叶片， 油封缝 隙的藏污极容易污染发酵物， 若有渗漏会污染发酵物与发酵槽 5。 因此， 动力 若从发酵槽 5底部传送， 应使用无轴承设计， 以磁力 "同性相斥、 异性相吸" 的原理， 在货架储存格 31的承载平台 32内装设以马达 6带动的转轮或齿轮， 转 轮或齿轮装置若干数量的强力磁铁 61， 而发酵槽 5内的搅拌叶片 52也装置若干 数量的强力磁铁， 当下方的马达 6转动时就会带动发酵槽 5内的搅拌叶片 52跟着 转动， 搅拌槽内的培养基。

动力来源可视使用需要， 以马达 6驱动或以独立的气体回路， 使用气动机 械带动转轮， 再由转轮或齿轮带动发酵槽 5内搅拌叶片 52的转动。

动力也可自上方传送， 由于上方有通气孔、 接种孔、 取样孔、 观察孔及相 关设施（图未示出）， 为增加上方空间的妥善分配， 动力来源尽量不要设计来自 上方。 为增加空间效能与降低设备成本， 避免每一发酵槽 5配置一个马达 6的方 式， 应以马达 /皮带带动若干个转轮或齿轮， 节省储存格 31的空间。

前述发酵槽 5依功能性区别有：

a、 一般发酵槽

培养基接种后置入发酵槽中发酵， 或将培养基置入发酵槽后再接种， 槽内 有搅'拌叶片或通气散热隔板， 以适合的培育空间和环境条件使细胞或微生物在 槽内成长

b、 复合式发酵槽

其构造类似高压锅 （快速锅） ， 培养基在锅内顺序完成杀菌、 蒸煮、 冷 却、 接种、 发酵， 其槽盖除了有高温蒸煮时的泄压孔和安全阀等装置， 更多了 接种孔、 取样孔、 监捽装置： 在槽盖或糟 f本装设迸气孔， 提供细胞或微生物生 长所用， 若为厌气性微生物， 则可将槽体整个呈密封状态。

若采用固态培养基过程， 发酵槽需以内外槽方式设计， 内槽放置培养基， 外槽放入水或其它液体， 槽底以热源加热， 蒸煮方式处理培养基和杀菌， 冷却 后再接种。 槽盖也可以内、 外盖的设计方式， 内盖为具有空气滤除效果和通气 散热效果的材质， 当完成高温高压蒸煮后， 可除掉外盖， 利用内盖较大的通气 散热面积以自然换气方式， 提供细胞或微生物较佳成长环境。 若是以导入锅炉 蒸气进入发酵槽方式蒸煮和杀菌， 也可达到相同效果。

若要以非自然的外力方式导入空气至槽中， 则以单盖设计即可， 由进气孔 进气， 上盖的气阀或蒸气泄压孔就成为出气孔。

前述的固态培养基或液态培养基中， 该固态培养基主要提供微生物生长所 需的碳水化合物 （碳源） ， 其选择除了要具备丰富的碳水化合物和相关营养成 份外， 更要具有良好的保湿性、 浸泡不烂的耐水性和每粒培养基的间不易沾黏 的透气性， 以及耐搅拌等特性， 并且考虑成本也是很重要。

而单糖和多糖以及淀粉都能提供本发明所需的碳源， 且淀粉类基本上以五 谷杂粮为主， 如薏仁、 高梁、 小米、 青稞、 荞麦、 豆类、 薯类 （地瓜、 马铃 薯） ， 都可成为固体培养基材； 由于淀粉须经糖化过程才能成为微生物的养 份， 因此， 在做固态培养基的前置处理时， 须给予适当量的糖份， 提供微生物 成长初期碳源所需。

又， 根据多数研究显示， 复合碳源 （成份较复杂及富含纤维素、 半纤维 素） ， 有利于菌丝体的生长及其生物活性物质的分泌， 原因可能如下， 复合碳 源中含有其它营养成份， 如各种维生素和微量元素， 其中纤维素是菌丝体胞外 多醣合成的前驱物， 进而促使胞外多醣大量合成。 动物实验发现， 薏仁具有降 血脂的效果， 也含有相当丰富的水溶性纤维， 及非常丰富的 B类维他命 （如维 他命 Bl、 B2及 B3) ， 因此是个非常好的固态培养基， 有助于菌丝体的深层发酵 和生物活性物质的形成。

氮源是微生物菌体细胞合成蛋白质、 核酸及代谢产物不可缺少的原料。 菌 体细胞不能利用无机氮合成某些必需氨基酸， 因此， 有机氮才是最适合微生物 生长的氮源。 复合有机氮源发酵效果优于单一有机氮源， 如酵母粉、 酵母膏、 蛋白、 豆饼粉、 花生饼粉、 米糠、 麦麸 等两种以上的氮源同用， 发酵物 的菌体含量高于单一氮源发酵物。

维生素 B类尤其是维生素 B1 (硫胺素） 是茴丝体细胞生长过程必需维生 素。 在培养基中添加维生素 B1有助于菌的生长， 若缺乏维生素 Bl， 菌会生长迟 缓或停止生长。 而维生素 BT (L-Carni t ine ) 可以促进菌的生长， 可增加抗杂 菌和环境抗受力。

补充镁 （Mg) 和钾 （K) 和磷 （P) 的化合物， 供菌转化为有机微量元素， 供应菌的生长所需， 促进菌丝体的生长。 另外， 硒 （Se ) 是具有抗癌、 抗氧化 功能的矿物质； 锌 （Zn) 具有抗氧化、 增加性能力功能的矿物质； 锗 （Ge) 抗 氧化、 除污染； 铬 （Cr ) 减肥、 降血糖 等， 在菌的成长配方中， 添加对 人体具有特定功效的微量元素化合物， 或无机微量元素或含微量元素的酵母 粉， 供菌食用后转化为有机微量元素， 发酵后的产物， 对人体具有更多的机能 性甚至是治疗效果。

牡蛎壳、 麦饭石 （Lgneous Rock ) 、 山羊骨 （Capra Hi reus L) 、 珊瑚 (Coral Hum Japonic碰 Ki shinouye ) 、 龙骨 (0s Draconi s Coloratus ) 、 龙齿 （Dens Draconi s ) 、 大海浮石 （Purai ce ) 、 小海浮石 （Calcium Carbonate ) 、 磷酸钙、 活性碳， 这些矿物质磨成粉， 混于固态培养基中 （重 量比 5%以下） ， 可增加吸水性及避免培养基的沾粘， 增加培养基透气性， 同时 补充矿物质。

水是让固态培养基保持在潮湿状态， 提供一个适合菌成长的环境， 水份含 量与相对湿度视不同菌种与不同培养环境而修订。

加入海藻糖 （GsikOu) 增加培养基的保湿效果和发酵菌株的环境抗受力。 另外， 液态发酵所用的培养基， 在以往所用的碳源以蔗糖、 葡萄糖或糖蜜 为主， 近年来已逐渐有人将淀粉类的培养基惨入其中， 作为碳源的一， 进行灵 芝深层发酵， 其生物量、 粗多糖及粗灵芝酸含量均较高。

在其它氮源、 维生素、 矿物质等营养物可使用固态培养的部份配方， 但在 用量与浓度上要另外修正。 高浓度碳源 （高渗透压） 对其菌体生长有抑制作 用； 氮源浓度对发酵周期影响不大， 但影响灵芝多糖及二次代谢物的产量。

在培养皿或试管所用的固态培养基是以洋菜或石花菜为主， 并添加其它营 养成份而成。

请参阅图 3， 是本发明的实施方法， 其包括：

a . 将培养基进行前置处理， 包括有培养基储存槽氮源、 碳源， 所需蛋白 质、 维生素、 矿物质和其它添加物等；

b . 对培养基蒸煮和杀菌： 然后冷却；

C . 挑选所要生产的菌种， 进行培养皿培养， 后三角瓶放大培养；

d. 再将菌种液放大至液态发酵槽培养 (若接种量少， 可用三角瓶培养）， 形成菌种接种液；

也可以固态接种粒为种源进行接种；

e . 以接种机进行接种；

f . 将培养器皿进行清洗、 杀菌；

g . 以培养基自动装料机将接种后的培养基装入器皿中；

h . 以自动存取机或输送带运送培养器皿；

1 . 进入无菌室自动化仓储系统；

j . 对无菌室进行杀菌 （属前置作业） ；

k . 随时进行成长观察与取样检验；

1 . 若成长异常， 进行必要的处理措施；

m . 将正常成长完成的发酵产物以自动存取机或输送带 （或其它搬运机 械、 人力） 采收；

n . 进行干燥、 研磨；

0 . 进行加工、 包装；

p. 送往成品仓储区存放；

q . 可在干燥、 研磨后对成品进行取样分析、 比对；

r . 记录最佳成份含量与最适培养条件。

d、 e、 f、 g的步骤亦可调换如下：

d.再将菌种液放大至液态发酵槽培养 (若接种量少， 可用三角瓶或其它小 型容器培养）， 形成菌种接种液；

e .将培养器皿进行清洗、 杀菌；

f .以培养基自动装料机将培养基装入器皿中；

g .以接种机进行接种。

参阅图 4， 是本发明采用高压培养皿直接发酵的流程， 其与图 3差异处在于 步骤 bl中直接将培养基在高压培养器皿中蒸煮和杀菌， 杀菌蒸煮器皿即是发酵 培养器皿， 省却一般培养器皿清洗、 杀菌的步骤； 故步骤 el可在培养器皿中直 接接种， 省却将接种后的培荞基再另外装入另一发酵器皿中的步骤。

前述内容以自动化流程为表现， 在实施中是以仓储式发酵为主要核心， 视 菌种的不同及主客观 境差异 各流程的连结可以以全目动、 半自动或人工方 式完成； 固定式货架 （仓储架） 的自动仓储系统， 其物料 （发酵槽） 的存放， 须凭借自动存取搬运设备， 将物料取出或存放； 移动式或转动式货架 （仓储 架） 的自动仓储系统， 可由移动或转动将物料 （发酵槽） 的储存格移到指定位 置后， 由人或机械将物料直接存放或取出； 或再经由自动存取搬运设备做存取 的动作。

又仓储式发酵方法， 是以环境管理达到空间最有效的利用， 该仓储空间可 依实际使用需要， 放大或缩小。

上列详细说明是针对本发明的一可行实施例的具体说明， 该实施例并非用 以限制本发明的范围， 凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更， 均应 包含于本案中。

工业应用性

本发明利用现代化自动仓储技术， 配合无菌室空间设计， 以自动化机械将 培养基装入发酵容器并完成灭菌程序后植入菌种， 由自动存取机 （或输送带、 其它搬运机械） 将发酵容器放入仓储区的货架上存放， 每一货架上并有成长监 控装置、 搅拌装置、 震动装置、 独立的空气或氧气供应装置， 提供菌在发酵过 程中一切所需。 本发明的方法和系统适于工业上应用。

Claims (13)

1. 权利要求

   1 . 一种仓储式组织培养或微生物发酵方法， 包括：

   a . 在仓储空间内以固态、 半固态、 液态过程， 进行组织培养或微生物发 酵；

   b . 以自动化仓储方法管理组织培养或微生物发酵过程；

   c 随时监控温度、 湿度等环境状态；

   d. 随时观察成长情形并作取样检测， 维持产品品质；

   e . 输出成品。
2. 2. 按权利要求 1所述的仓储式组织培养或微生物发酵方法， 其过程以自动化 进行， 避免人为接触。
3. 3. 按权利要求 1所述的仓储式组织培养或微生物发酵方法， 其中更以无菌室 空间管理和无菌空气处理的方式保持无菌状态。
4. 4. 一种仓储式组织培养或微生物发酵系统， 包括：

   —仓储空间， 可区分为不同工作区域， 分别进行育种、 培养基蒸煮杀菌、 冷却、 接种、 装填、 发酵等工作；

   一仓储系统， 以对仓储空间不同工作区域内进行物料储存 /取出、 物料搬 运与输送， 培养基调制、 接种、 装填、 上盖等自动机械化作业； 一货架， 置放在仓储空间内， 其设置有复数的储存格， 以提供组织培养或 微生物发酵的空间； 该储存格可以长条式延伸， 形成隧道方式表现； 一无菌空气系统， 维持进入该仓储空间的空气在无菌状态下；

   一发酵槽， 是置放在储存格内， 经过旋转搅拌或振动或静置， 达到成长所 需的通气和质传功能， 来进行菌种的培养或发酵。
5. 5. 按权利要求 4所述的仓储式组织培养或微生物发酵系统， 其中配合培养接 种液规划有一育种区， 该育种区设置有一菌种发酵槽， 可为液态菌种槽或 固态菌种槽， 用来培养接种液或固态接种粒， 当菌落数达到设定标准， 然 后将菌种液接种到一般发酵槽培养基中， 或先做培养基接种， 再装填至发 酵槽中。
6. 6. 按权利要求 4所述的仓储式组织培养或微生物发酵系统， 其中该仓储空间 设置有高温高压灭菌、 电浆灭菌、 紫外线灭菌等各式灭菌设备， 以达到仓 储空间的环境灭菌及无菌空间的要求。
7. 7. 按权利要求 4所述的仓储式组织培养或微生物发酵系统， 其中该储存格底 部设置有承载平台， 用来提供其它功能装置的容置空间。
8. 8. 按权利要求 4所述的仓储式组织培养或微生物发酵系统， 其中该储存格设 置有迸气管路与接头， 使各储存格的发酵槽相互连结， 以将无菌空气输送 进入槽内供菌使用。
9. 9. 按权利要求 4所述的仓储式组织培养或微生物发酵系统， 其中该储存格装 设有振动装置或旋转搅拌装置。
10. 10. 按权利要求 4所述的仓储式组织培养或微生物发酵系统， 其中该储存格或 该仓储空间装设有温度、 湿度、 酸碱值、 含氧量、 光线等监控装置。 11. 按权利要求 4所述的仓储式组织培养或微生物发酵系统， 其中该发酵槽内 设置有搅拌叶片， 该搅拌叶片上装置有强力磁铁， 该储存格下方亦装设以 马达带动的强力磁铁， 当马达转动时， 可以无轴承方式带动发酵槽内的搅 拌叶片跟着转动。
11. 12. 按权利要求 4所述的仓储式组织培养或微生物发酵系统， 其中该发酵槽内 设置有通气散热隔板， 用来将培养基以适当的数量分隔成若干区域， 增加 通气与散热。
12. 13. 按权利要求 4所述的仓储式组织培养或微生物发酵系统， 其中货架为固定 式， 也可为移动式或转动式， 以提供发酵槽存放的空间， 将空间效能最佳 化。
13. 14. 按权利要求 4所述的仓储式组织培养或微生物发酵系统， 其中各装置的连 结可以全自动、 半自动或人工方式完成。