CN103194373A - 一种固态发酵装置及其发酵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固态发酵装置及其发酵方法，该装置包括横向设置的矩形发酵箱（1），在发酵箱（1）的一端端部设置有带封闭门（2）的进出料口（3），在进出料口（3）两侧设置有与发酵箱（1）连通的进气管道（4）和带喷头（14）的液流管道（5），在发酵箱（1）另一端的端部设置有出气管道（6），在发酵箱（1）内水平设置有至少一层物料孔板（7），在所述发酵箱（1）的外底部设置有震动电机（8）和支撑架（9），所述支撑架（9）与外底部的中部活动地连接。本发明不但能够高效的传质传热，而且在使用过程中，能够使得物料之间的剪切力较小，防止了菌丝或菌体受到伤害，同时，还防止了物料受到污染，提高了产品的质量。

Description

一种固态发酵装置及其发酵方法

 

技术领域

本发明涉及发酵工业领域，特别是一种固态发酵装置及其发酵方法。

背景技术

    固态发酵是在不含或仅含少量游离水的固体基质上进行的生物反应过程，其单位容积产量大、产品浓度高，应用领域广泛，涉及到抗生素、酶制剂、有机酸、食品添加剂、生物农药和生物肥料、饲料等产业。现代固态发酵迫切要求纯菌种大规模生产，相关研究和应用取得了不少进展。但是，适合于纯菌种大规模培养的固态发酵设备缺乏严重制约了固态发酵的应用。

   困扰固态发酵生产技术的关键是解决了固态发酵传热、传质差、污染控制难和空间利用率低等问题。为此，人们在固态发酵反应器进行了长期的探索，研制出许多种固态发酵设备，主要包括静态固态发酵设备和动态固态发酵反应器。

静态固态发酵设备包括床架式、浅盘式、圆盘式和填充床式固态发酵反应装置等，其结构简单，采用薄层物料增大传质传热面进行发酵，以克服发酵过程中传质、传热的困难，但是，静态固态发酵设备的传质、传热的效率较低，物料薄、装填系数低，自动化程度低、劳动强度大、污染难于控制。

动态固态发酵反应器主要有搅拌式和转筒式两种。动态固态发酵反应器将物料灭菌、接种、发酵等工序集为一个反应器内完成，通过机械搅动物料与通气等方法进行传质、传热，因此，自动化程度高、污染易于控制。由于动态固态发酵反应器料层较厚，需要机械直接搅动发酵物料或转动罐体通过其内壁上的抄板翻动物料，此类固态发酵反应器的料层较厚不能够太厚。因此，动态固态发酵反应器的难以大型化而且装填系数也低，并且由于翻动物料容易破坏真菌菌丝，其应用范围也受到限制。

发明内容

本发明的目第一个目的是提供一种不仅能够高效传质传热，而且剪切力较小的固态发酵装置。

本发明的第二个目的是提供一种固态发酵制豆瓣曲的发酵方法，它能够减少劳动强度，使得豆瓣曲中无杂质污染。

本发明的第三个目的是提供一种固态发酵生产绿僵菌孢子粉的发酵方法，它能使得绿僵菌孢子粉上无杂菌污染。

本发明的第四个目的是提供一种固态发酵生产菌体蛋白饲料的发酵方法，它能够使得菌体蛋白饲料无杂质污染，提高粗蛋白含量。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种固态发酵装置，所述该装置包括横向设置的矩形发酵箱，在发酵箱的一端端部设置有带封闭门的进出料口，在进出料口两侧设置有与发酵箱连通的进气管道和带喷头的液流管道，在发酵箱另一端的端部设置有出气管道，在发酵箱内水平设置有至少一层物料孔板，在所述发酵箱的外底部设置有震动电机和支撑架，所述支撑架与外底部的中部活动地连接。

为了防止出气管道没堵塞，便于排气，在所述的发酵箱内靠出气管道的出气口处竖直设置有排气孔板。

为了省力，在所述发酵箱外底部靠出气管道端设置有千斤顶。

为了省力，所述支撑架通过设置在支撑架上的轴承与发酵箱外底部连接。

为了便于控制气体的进出以及物料的进出，在所述的出气管道、进气管道和物料进出管道上均设置有阀门。

一种利用固态发酵装置进行豆瓣曲的发酵方法，它包括如下步骤：

（1）物料准备：将购得的商品蚕豆干豆瓣去除杂物；

（2）装料：开启千斤顶，使发酵箱的进出料口向上倾斜，开动震动电机，将干净的蚕豆干豆瓣从进出料口分层装入，装填系数为65%，装料完毕后关闭震动电机；

（3）铺料物料：开启千斤顶，使发酵箱处于水平位置，开动震动电机，震动8-10分钟，使箱体内各层的豆瓣铺平；

（4）灭菌：从进气管道通入高温蒸汽消灭菌，灭菌温度100-125℃, 灭菌时间30-60分钟；

（5）接种：将米曲霉曲种与无菌水按1：50混合,从液流管道通入发酵箱；豆瓣与曲种液按照100：30混合；

（6）发酵：维持反应器箱体内物料温度30-35℃进行发酵；当温度到达35℃时开始通风，开启千斤顶使箱体反复升降，开启震动电机使物料震动，直至温度到达30℃时停止通风、箱体升降和震动；

（7）发酵结束后，豆瓣曲中无杂菌污染，含米曲霉孢子粉3-5%。

一种利用固态发酵装置生产绿僵菌孢子粉的发酵方法，它包括如下步骤：

（1）装料：开启千斤顶，使发酵箱的进出料口向上倾斜，开动震动电机，将大米从进出料口分层装入，装填系数为60%，装料完毕后关闭震动电机；

（2）铺料物料：开启千斤顶，使发酵箱处于水平位置，开动震动电机，震动8-10分钟，使箱体内各层的大米铺平；

（3）灭菌：从进气管道通入高温蒸汽消灭菌，灭菌温度100-125℃, 灭菌时间30-90分钟；

（4）接种：将绿僵菌孢子粉与无菌水按1：100混合, 从液流管道通入发酵箱；豆瓣与曲种液按照100：35混合；

（5）发酵：维持发酵箱体内物料温度25-30℃进行发酵，当温度到达30℃时开始通风，开启千斤顶使箱体反复升降，开启震动电机使物料震动，直至温度到达25℃时停止通风、箱体升降和震动；

（6）发酵结束后，大米上无杂菌污染，含孢子粉1-3%。

一种利用固态发酵装置生产菌体蛋白饲料的发酵方法，它包括如下步骤：

（1）物料准备：在糟渣中加入糠麸10-15%和玉米面10-15%，均匀搅拌，使其含水量达到45-55％,用1％石灰水调至pH5.5—6.5；

（2）装料：开启千斤顶，使发酵箱的进出料口向上倾斜，开动震动电机，将物料从进出料口分层装入，装填系数为60%，装料完毕后关闭震动电机；

（3）铺料物料：开启千斤顶，使发酵箱处于水平位置，开动震动电机，震动8-10分钟，使箱体内各层的大米铺平；

（4）灭菌：从进气口通入高温蒸汽消灭菌，灭菌温度100-125℃, 灭菌时间30-60分钟；

（5）接种：由按物料总量的5-10%接入由假丝酵母和白地霉等量混合的菌液,菌液从液流管道通入发酵箱；

（6）发酵：维持发酵箱内物料温度28-32℃进行发酵，当温度到达32℃时开始通风，开启千斤顶使箱体反复升降，开启震动电机使物料震动，直至温度到达28℃时停止通风、箱体升降和震动；

（7）发酵结束后，每克干重活性细胞数3.0-4.0X109 /克，粗蛋白含量高达20-25％。

由于采用了上述技术方案，本发明的固态发酵装置具有结构简单、制造方便、成本低廉、装填系数高的优点，采用它不但能够高效的传质传热，而且在使用过程中，能够使得物料之间的剪切力较小，防止了菌丝或菌体受到伤害，同时，还防止了物料受到污染，提高了产品的质量。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的固态发酵装置结构示意图；

图2为图1的右侧视图的局部剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

如图1、2所示，一种固态发酵装置，所述该装置包括横向设置的矩形发酵箱1，在发酵箱1的一端端部设置有带封闭门2的进出料口3，在进出料口3两侧设置有与发酵箱1连通的进气管道4和带喷头14的液流管道5，在发酵箱1另一端的端部设置有出气管道6，在发酵箱1内水平设置有至少一层物料孔板7，在所述发酵箱1的外底部设置有震动电机8和支撑架9，所述支撑架9与外底部的中部活动地连接。

进一步，在所述的发酵箱1内靠出气管道6的出气口处竖直设置有排气孔板10，这样做能够防止物料进入到出气管道将其堵塞。

为了使得操作者更加省力，在所述发酵箱1外底部靠出气管道6端设置有千斤顶11；所述支撑架9通过设置在支撑架9上的轴承12与发酵箱1外底部连接。

为了方便操作者控制进出气和物料，在所述的出气管道6、进气管道4和液流管道5上均设置有阀门13。

本发明是这样使用的：开启千斤顶11，使得进出料口3向上倾斜；然后开启震动电机8，将物料从进出料口3装入，装料完毕后关闭震动电机8。

开启千斤顶11，使得发酵箱1处于水平，开启震动电机8震动，使得物料平铺在物料孔板7上。

根据物料的不同，通过进气管道4将高温蒸汽送入发酵箱1内；通过液流管道5上的喷头14将冷却水或营养液等送入发酵箱1，冷却后，再通过液流管道5通入菌丝或菌种。

在发酵的过程中，根据情况进行通气、震动或箱体倾斜。

在本发明中，由于支撑架9位于发酵箱外底部的中部位置，使得发酵箱1形成了翘翘板，这样就便于在翻动物料的过程中，物料与物料之间的剪切力最小，菌丝或菌种不易受到伤害。

在本发明中，物料孔板7的个数可根据实际情况进行设置，在本发明中，可使得发酵箱的装填系数达到60％～65％。

实施例1：

一种利用固态发酵装置进行豆瓣曲的发酵方法，它包括如下步骤：

（1）物料准备：将购得的商品蚕豆干豆瓣去除杂物；

（2）装料：开启千斤顶，使发酵箱的进出料口向上倾斜，开动震动电机，将干净的蚕豆干豆瓣从进出料口分层装入，装填系数为65%，装料完毕后关闭震动电机；

（3）铺料物料：开启千斤顶，使发酵箱处于水平位置，开动震动电机，震动8-10分钟，使箱体内各层的豆瓣铺平；

（4）灭菌：从进气管道通入高温蒸汽消灭菌，灭菌温度100-125℃, 灭菌时间30-60分钟；

（5）接种：将米曲霉曲种与无菌水按1：50混合,从液流管道通入发酵箱；豆瓣与曲种液按照100：30混合；

（6）发酵：维持反应器箱体内物料温度30-35℃进行发酵；当温度到达35℃时开始通风，开启千斤顶使箱体反复升降，开启震动电机使物料震动，直至温度到达30℃时停止通风、箱体升降和震动；

（7）发酵结束后，豆瓣曲中无杂菌污染，含米曲霉孢子粉3-5%。

实施例2：

一种利用固态发酵装置生产绿僵菌孢子粉的发酵方法，它包括如下步骤：

（1）装料：开启千斤顶，使发酵箱的进出料口向上倾斜，开动震动电机，将大米从进出料口分层装入，装填系数为60%，装料完毕后关闭震动电机；

（2）铺料物料：开启千斤顶，使发酵箱处于水平位置，开动震动电机，震动8-10分钟，使箱体内各层的大米铺平；

（3）灭菌：从进气管道通入高温蒸汽消灭菌，灭菌温度100-125℃, 灭菌时间30-90分钟；

（4）接种：将绿僵菌孢子粉与无菌水按1：100混合,从液流管道通入发酵箱；豆瓣与曲种液按照100：35混合；

（5）发酵：维持发酵箱体内物料温度25-30℃进行发酵，当温度到达30℃时开始通风，开启千斤顶使箱体反复升降，开启震动电机使物料震动，直至温度到达25℃时停止通风、箱体升降和震动；

（6）发酵结束后，大米上无杂菌污染，含孢子粉1-3%。

实施例3：

一种利用固态发酵装置生产菌体蛋白饲料的发酵方法，其特征是：它包括如下步骤：

（1）物料准备：在糟渣中加入糠麸10-15%和玉米面10-15%，均匀搅拌，使其含水量达到45-55％,用1％石灰水调至pH5.5—6.5；

（2）装料：开启千斤顶，使发酵箱的进出料口向上倾斜，开动震动电机，将物料从进出料口分层装入，装填系数为60%，装料完毕后关闭震动电机；

（3）铺料物料：开启千斤顶，使发酵箱处于水平位置，开动震动电机，震动8-10分钟，使箱体内各层的大米铺平；

（4）灭菌：从进气口通入高温蒸汽消灭菌，灭菌温度100-125℃, 灭菌时间30-60分钟；

（5）接种：由按物料总量的5-10%接入由假丝酵母和白地霉等量混合的菌液,菌液从液流管道通入发酵箱；

（6）发酵：维持发酵箱内物料温度28-32℃进行发酵，当温度到达32℃时开始通风，开启千斤顶使箱体反复升降，开启震动电机使物料震动，直至温度到达28℃时停止通风、箱体升降和震动；

（7）发酵结束后，每克干重活性细胞数3.0～4.0×10⁹ /克，粗蛋白含量高达20～25％。

Claims (8)

1.一种固态发酵装置，其特征是：所述该装置包括横向设置的矩形发酵箱（1），在发酵箱（1）的一端端部设置有带封闭门（2）的进出料口（3），在进出料口（3）两侧设置有与发酵箱（1）连通的进气管道（4）和带喷头（14）的液流管道（5），在发酵箱（1）另一端的端部设置有出气管道（6），在发酵箱（1）内水平设置有至少一层物料孔板（7），在所述发酵箱（1）的外底部设置有震动电机（8）和支撑架（9），所述支撑架（9）与外底部的中部活动地连接。

2.如权利要求1所述的固态发酵装置，其特征是：在所述的发酵箱（1）内靠出气管道（6）的出气口处竖直设置有排气孔板（10）。

3.如权利要求2所述的固态发酵装置，其特征是：在所述发酵箱（1）外底部靠出气管道（6）端设置有千斤顶（11）。

4.如权利要求3所述的固态发酵装置，其特征是：所述支撑架（9）通过设置在支撑架（9）上的轴承（12）与发酵箱（1）外底部连接。

5.如权利要求4所述的固态发酵装置，其特征是：在所述的出气管道（6）、进气管道（4）和液流管道（5）上均设置有阀门（13）。

6.一种利用权利要求1－5任一权利要求所述的固态发酵装置进行豆瓣曲的发酵方法，其特征是：它包括如下步骤：

（1）物料准备：将购得的商品蚕豆干豆瓣去除杂物；

（2）装料：开启千斤顶，使发酵箱的进出料口向上倾斜，开动震动电机，将干净的蚕豆干豆瓣从进出料口分层装入，装填系数为65%，装料完毕后关闭震动电机；

（3）铺料物料：开启千斤顶，使发酵箱处于水平位置，开动震动电机，震动8-10分钟，使箱体内各层的豆瓣铺平；

（4）灭菌：从进气管道通入高温蒸汽消灭菌，灭菌温度100-125℃, 灭菌时间30-60分钟；

（5）接种：将米曲霉曲种与无菌水按1：50混合,从液流管道通入发酵箱；豆瓣与曲种液按照100：30混合；

（6）发酵：维持反应器箱体内物料温度30-35℃进行发酵；当温度到达35℃时开始通风，开启千斤顶使箱体反复升降，开启震动电机使物料震动，直至温度到达30℃时停止通风、箱体升降和震动；

（7）发酵结束后，豆瓣曲中无杂菌污染，含米曲霉孢子粉3-5%。

7.一种利用权利要求1－5任一权利要求所述的固态发酵装置生产绿僵菌孢子粉的发酵方法，其特征是：它包括如下步骤：

（1）装料：开启千斤顶，使发酵箱的进出料口向上倾斜，开动震动电机，将大米从进出料口分层装入，装填系数为60%，装料完毕后关闭震动电机；

（2）铺料物料：开启千斤顶，使发酵箱处于水平位置，开动震动电机，震动8-10分钟，使箱体内各层的大米铺平；

（3）灭菌：从进气管道通入高温蒸汽消灭菌，灭菌温度100-125℃, 灭菌时间30-90分钟；

（4）接种：将绿僵菌孢子粉与无菌水按1：100混合,从液流管道通入发酵箱；豆瓣与曲种液按照100：35混合；

（5）发酵：维持发酵箱体内物料温度25-30℃进行发酵，当温度到达30℃时开始通风，开启千斤顶使箱体反复升降，开启震动电机使物料震动，直至温度到达25℃时停止通风、箱体升降和震动；

（6）发酵结束后，大米上无杂菌污染，含孢子粉1-3%。

8.一种利用权利要求1－5任一权利要求所述的固态发酵装置生产菌体蛋白饲料的发酵方法，其特征是：它包括如下步骤：

（1）物料准备：在糟渣中加入糠麸10-15%和玉米面10-15%，均匀搅拌，使其含水量达到45-55％,用1％石灰水调至pH5.5—6.5；

（2）装料：开启千斤顶，使发酵箱的进出料口向上倾斜，开动震动电机，将物料从进出料口分层装入，装填系数为60%，装料完毕后关闭震动电机；

（3）铺料物料：开启千斤顶，使发酵箱处于水平位置，开动震动电机，震动8-10分钟，使箱体内各层的大米铺平；

（4）灭菌：从进气口通入高温蒸汽消灭菌，灭菌温度100-125℃, 灭菌时间30-60分钟；

（5）接种：由按物料总量的5-10%接入由假丝酵母和白地霉等量混合的菌液, 菌液从液流管道通入发酵箱；

（6）发酵：维持发酵箱内物料温度28-32℃进行发酵，当温度到达32℃时开始通风，开启千斤顶使箱体反复升降，开启震动电机使物料震动，直至温度到达28℃时停止通风、箱体升降和震动；

（7）发酵结束后，每克干重活性细胞数3.0-4.0X109 /克，粗蛋白含量高达20-25％。

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