CN102759255B - 连续式自动化真菌发酵后处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及连续式自动化真菌发酵后处理工艺。连续式自动化真菌发酵后处理工艺，该工艺依次包括：1）盘式真空吸滤；2）远红外预干燥；3）切片；4）震动流化床干燥；5）粉碎包装。本发明具有以下的特点：盘式真空吸滤，为主动式布料过程，布料厚薄可控性高；远红外辐射技术，加热快且直接，效率高速度快，能量利用率高；通过切片输送和震动流化，使连续进料连续出料的自动化连续生产得以实现，设备利用率、能量利用率提高，员工大大减少且劳动强度大大降低。

Description

连续式自动化真菌发酵后处理工艺

技术领域

本发明涉及连续式自动化真菌发酵后处理工艺。

背景技术

传统连续式自动化真菌发酵后处理工艺包括板框压滤---烘箱干燥---粉碎包装等步骤，这种工艺员工操作量繁重，作业时间长，品质均一性差，环境条件差，综合能耗高，占地面积大，综合成本高。现抗生素生产多上百吨罐生产，而真菌发酵仅几吨或者10吨罐生产，关键是后处理工艺限制了生产规模的扩大。

为此通过改进，现在采用的连续式自动化真菌发酵后处理工艺包括：转鼓真空吸滤---红外线预干燥—切片—沸腾床干燥等步骤。该后处理工艺采用红外线预干燥，红外线干燥仅作为热源加热循环空气，循环热空气加热物料，能耗高，时间长，与传统加热处理无异；没有正真利用到远红外辐射能技术。另外采用沸腾干燥床，间歇式干燥，操作麻烦。采用转鼓式真空吸滤出的物料高低不平，也影响物料下道干燥。

发明内容

为了解决现有连续式自动化真菌发酵后处理工艺存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种连续式自动化真菌发酵后处理工艺，该工艺采用连续式自动化连线生产，解决真菌发酵后处理问题，处理能力大大提高，产能大大提高，为大规模优质生产提供保障。同时，操作工序简单、工作环境大大改善、员工仅机器操作，占地面积小，处理时间短，品质均一，综合能效比高。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

连续式自动化真菌发酵后处理工艺，该工艺依次包括：

1）盘式真空吸滤

吸滤真空度大于0.02Mpa，吸滤后菌丝体含水量不超过78%，吸滤后物料厚度不超过2mm，物料相对厚度偏差不超过10%；

2）远红外预干燥

根据物料设定预热段、高温段、中温段、低温段和冷却段，预热段为加温到140~150℃，高温段的温度为150~155℃，中温段的温度为130~135℃，低温段的温度为90~100℃；菌丝体去除水分后含水量30%~60%之间；

3）切片

经过横竖切片呈2~5cm的方片；

4）震动流化床干燥

震动床内有调节板控制物料的干燥情况，每个调节板一段干燥段，分别为：高温段进风温度130~150度，出风温度70~90度；中温段进风温度110~130度，出风温度60~80度；低温段进风温度100~120度，出风温度60~70度；冷却段出风温度小于30度；通过震动流化干燥至水分4%以下；

5）粉碎包装。

作为进一步的改进，上述的步骤1）盘式真空吸滤采用供料泵计量控制方式和变频调节滤布带速度的方式，联合控制物料的厚度和吸滤效果，通过调节既控制料层厚度又控制吸滤效果。

作为进一步的改进，上述的步骤1）盘式真空吸滤采用通过贮槽溢流法，溢流口加锯齿条阻档，溢流口下设缓坡的下流平板，使菌液导流至滤布上，保证菌液在滤布上布料均匀。

作为进一步的改进，上述的步骤2）远红外预干燥的红外灯管采用炭素纤维作为辐射源，波长在2~20微米之间。

作为进一步的改进，上述的步骤2）远红外预干燥菌丝体厚体不超过2mm，且相对误差不超过10%。

作为进一步的改进，上述的步骤2）远红外预干燥各段的控制方法如下：

①预热段：灯管高度和间距各6cm；

②高温段：灯管高度和间距各8cm；

③中温段：灯管高度和间距各10cm；

④低温段：灯管高度12cm和间距15cm；

⑤冷却段：上部进风口进风，吹干和吹冷物料，同时预热了空气；热空气经管道至各加热段底部后上行，迅速带走汽化的水蒸汽。

作为进一步的改进，上述的步骤2）远红外预干燥设定速度3米/分，厚度1.5mm，含水率小于78%情况下，以下列参数调节：

①预热段：加热温度至150度，0.8~1.2分钟，

②高温段：保温150~155度及蒸发，1.3~1.8分钟，

③中温段：保持130~135度及蒸发, 1.8~2.5分钟，

④低温段：蒸发保持90~100度，2.0~3.0分钟，

⑤冷却段：冷却除水，2.5~3.5分钟。

本发明主要采用远红外预干燥，干燥原理：红外线具有强辐射能和强热作用，其中波长4-14微米之间的远红外线被医学界称为“生命之光”，因其频率与水分子运动频率一致，引起共振效应，使水分子逃逸，作为干燥的热源，不仅可快速去水分，对其它成分破坏很少。经试验柔和且稳定，如真空吸滤前置条件保证，预处理中可快速去掉70%左右水分（应去水分快，实际生产难掌握，故终端物料含水率控制在45-55%即可），为后续处理减轻负担效果明显。

本发明主要几个工艺步骤的作用如下：

1 盘式真空吸滤作用：进入远红外干燥的前置条件，要求料薄、均匀、含水率一致；

2、远红外预干燥作用：快速去除大量水分，为后续处理减轻负担；

3、切片作用：保证物料在震动流化床中的流动性、保证受热均匀和干燥速度均匀；

4、震动流化床作用：终端处理和缓冲。

综上所述，本发明由于采用了上述的技术方案，具有以下的特点：

1、盘式真空吸滤，为主动式布料过程，布料厚薄可控性高；

2、远红外辐射技术，加热快且直接，效率高速度快，能量利用率高；

3、通过切片输送和震动流化，使连续进料连续出料的自动化连续生产得以实现，设备利用率、能量利用率提高，员工大大减少且劳动强度大大降低。

以20吨位的8只罐的真菌生产线计。

	传统工艺	最近工艺	本发明工艺
				操作人员	60人	40	20人
劳动强度	大	中	小
				干燥时间	20小时/罐	10小时/罐	4小时/罐
品质均一性（相对）	差	中	好
				产品收率	低	中	高
综合能耗	高	中	低
				综合成本	高	中	低

具体实施方式

下面结合对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

连续式自动化真菌发酵后处理工艺，该工艺依次包括：盘式真空吸滤---远红外预干燥---切片---震动流化床干燥—粉碎包装。

1、盘式真空吸滤：

1．1为发酵成品菌丝体液的前期过滤，通过吸滤滤布的选择使符合实际生产用。

1．2吸滤后要求：达到吸滤后菌丝体含水量不超过78%，厚度不超过2mm，物料相对厚度偏差不超过10%，

1．3操作控制要点：采用供料泵计量控制方式和变频调节滤布带速度的方式，联合控制物料的厚度和吸滤效果的方法，通过调节既控制料层厚度又控制吸滤效果。

W=V*L*H*60/理论收率 

    W---供料泵计量单位（吨/小时）

 V---吸滤带移动速度（米/分）

    L---吸滤带有效宽度（米）

    H---吸滤后料层厚度（通常要求在0.001-0.0015之间

    理论收率---以发酵终端化验结果为准（通常在0.015—0.025之间）。

1．4要求真空度大于0.02Mpa。

1．5设计要点：菌液在真空前必须在吸滤布带上摊平摊均匀。通过贮槽溢流法，溢流口加锯齿条阻档（防止菌球等阻档溢流口），溢流口下设缓坡的下流平板（有效宽度同滤布），使菌液导流至滤布上，保证菌液在滤布上布料均匀。

2远红外干燥： 

2．1因远红外线直接辐射到物料表面使水分快速蒸发，故只能作为前期预干燥。本发明以红外灯管采用炭素纤维作为辐射源，波长在2—20微米之间，经试验柔和且稳定，同时根据远红外线可透过皮肤1mm以上的特点，设计菌丝体穿透不超过2mm，故真空吸滤的菌丝体厚体不宜超过2mm，且相对误差不超过10%，同时保证物料干燥相对均一。否则易造成物料因厚度偏差至相对偏薄处烤焦。

2．2预干燥后要求：菌丝体去除2/3-3/4水分，含水量30-60%之间，表面略泛黄，无焦黑点和黄褐斑等。

2．3操作控制要点：根据输送速度和物料水分及厚度定。在设定速度3米/分，厚度1.5mm，含水率77%情况下，以下列参数调节：

2．3．1预热段：加热温度至150度，约1分钟，

2．3．2高温段：保温150--155度及蒸发，约1.5分钟，

2．3．3中温段：保持130-135度及蒸发, 约2分钟，

2．3．4低温段：蒸发保持90—100度，约2.5分钟，

2．3．5冷却段：冷却除水，约3分钟。

2．4定期观察中温段等物料干燥情况作适当微调。如过缓：提高加热功率以提高温度、降低输送速度以减少水分同时增加加热时间；如过急：降低加热功率以降低温度、提高输送速度以减少加热时间提高效率。调节各排风变频电机，保证汽化的水汽被迅速带走，以观察孔观察不起雾，进出料口相对负压即可，保持温度。

2．5设计要点；预、高、中、低段采用灯管与物料的高度调节，及灯管间的间距调节控制，保证物料吸收的辐射能既能保证水分蒸发又能保持温度。根据本发明人物料以下列方式设计控制为好：

2．5．1预热段：灯管高度和间距各6cm

2．5．2高温段：灯管高度和间距各8cm

2．5．3中温段：灯管高度和间距各10cm

2．5．4低温段：灯管高度12cm和间距15cm

2．5．5冷却段：上部进风口进风，吹干和吹冷物料，同时也预热了空气。热空气经管道至各加热段底部后上行，迅速带走汽化的水蒸汽。

2．6  不同物料可通过灯管高度和间距调节辐射能，同种物料可通过输送速度和灯管的功率调节辐射能，使达到物料干燥要求。红外线具有强辐射能和强热作用与辐射距离和时间有关。具体本工艺上，干燥速度与灯管功率、辐射距离、灯管间距和物料速度关系如下：

   Q=W/R2/L/V

      Q----干燥速度

      W----灯管的功率，干燥速度与功率呈正比

      R----辐射的距离，干燥速度与辐射距离的平方呈反比

      L----灯管间的距离，干燥速度与灯管的间距呈反比

      V----物料移动速度，干燥速度与物料移动速度呈反比。

    不过，辐射距离并非越近越好，过近剂量太大，物料可能瞬间焦化，难以控制，同时辐射面太小，效率不高或能量过大。

3、切片机切片：远红外干燥出来后物料呈布状，经过横竖切片呈2-5cm的方片，输送带输送至震动流化床，保证在流化床内呈流化状态、促使干燥。

4、震动流化干燥：

4．1通过震动保证热空气的穿透性，保证加热均一性，通过料层厚度的控制保证加热的高效性。同时根据生产情况可通过料层厚度的控制来调节生产，保证生产正常顺利地进行。    

4．2震动床内有调节板控制物料的干燥情况（通过相对浮力原理，湿物料重沉底、干物料轻上浮在上面，调节板通过高度调节将较干的上层物料翻越过调节板进入下料仓干燥），并通过多段调节板的控制保证终端物料的水分均一。

4．3每个调节板一段干燥段，第一段高温段（进风温度140度，出风温度80度），第二段中温段（进风温度125度，出风温度70度），第三段低温段（进风温度110度，出风温度65度），第四段冷却段（出风温度小于30度）。实现连续进料连续出料的连续式自动化干燥工艺。

Claims (7)

1.真菌发酵后处理工艺，其特征在于该工艺依次包括：

1）盘式真空吸滤

吸滤真空度大于0.02Mpa，吸滤后菌丝体含水量不超过78%，吸滤后物料厚度不超过2mm，物料相对厚度偏差不超过10%；

2）远红外预干燥

根据物料设定预热段、高温段、中温段、低温段和冷却段，预热段为加温到140~150℃，高温段的温度为150~155℃，中温段的温度为130~135℃，低温段的温度为90~100℃；菌丝体去除水分后含水量30%~60%之间；

3）切片

经过横竖切片呈2~5cm的方片；

4）振动流化床干燥

振动床内有调节板控制物料的干燥情况，每个调节板一段干燥段，分别为：高温段进风温度130~150度，出风温度70~90度；中温段进风温度110~130度，出风温度60~80度；低温段进风温度100~120度，出风温度60~70度；冷却段出风温度小于30度；通过振动流化干燥至水分4%以下；

5）粉碎包装。

2.根据权利要求1所述的真菌发酵后处理工艺，其特征在于：步骤1）盘式真空吸滤采用供料泵计量控制方式和变频调节滤布带速度的方式，联合控制物料的厚度和吸滤效果，通过调节既控制料层厚度又控制吸滤效果。

3.根据权利要求1所述的真菌发酵后处理工艺，其特征在于：步骤1）盘式真空吸滤采用通过贮槽溢流法，溢流口加锯齿条阻档，溢流口下设缓坡的下流平板，使菌液导流至滤布上，保证菌液在滤布上布料均匀。

4.根据权利要求1所述的真菌发酵后处理工艺，其特征在于：步骤2）远红外预干燥的红外灯管采用炭素纤维作为辐射源，波长在2~20微米之间。

5.根据权利要求1所述的真菌发酵后处理工艺，其特征在于：步骤2）远红外预干燥菌丝体的厚度不超过2mm，且相对误差不超过10%。

6.根据权利要求1所述的真菌发酵后处理工艺，其特征在于：步骤2）远红外预干燥各段的控制方法如下：

①预热段：灯管高度和间距各6cm；

②高温段：灯管高度和间距各8cm；

③中温段：灯管高度和间距各10cm；

④低温段：灯管高度12cm和间距15cm；

⑤冷却段：上部进风口进风，吹干和吹冷物料，同时预热了空气；热空气经管道至各加热段底部后上行，迅速带走汽化的水蒸汽。

7.根据权利要求1所述的真菌发酵后处理工艺，其特征在于：步骤2）远红外预干燥物料设定的速度为3米/分，厚度为1.5mm，物料含水率小于78%情况下，以下列参数调节：

①预热段：加热温度至150度，0.8~1.2分钟，

②高温段：保温150~155度及蒸发，1.3~1.8分钟，

③中温段：保持130~135度及蒸发, 1.8~2.5分钟，

④低温段：蒸发保持90~100度，2.0~3.0分钟，

⑤冷却段：冷却除水，2.5~3.5分钟。