CN103865753B - 一种液体、固体联合菌剂发酵制备系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液体、固体联合菌剂发酵制备系统，包括液体种子发酵装置、液体发酵装置、固体发酵罐、固体发酵房、固液分离装置、液体复配反应釜、闪蒸机和混配机。本发明通过将液体发酵后的产物经固液分离后，首次将分离菌体与经固体发酵后的产物混合制备生物菌剂，该步骤不仅增加了菌密度，更重要的是，由于固体发酵和液体发酵的菌体生长环境不同，导致菌体对施用环境的适应能力不同，而通过该步骤可以增加菌剂施用的适用范围，提高菌剂的施用效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种液体、固体联合菌剂发酵制备系统，属于发酵设备技术领域。
背景技术
传统的菌剂发酵系统包括液体发酵部分，菌剂通过液体发酵后经压滤机处理提取出菌剂，菌剂与培养基进行干燥、搅拌等工序后得到成品，生产过程中含有菌剂的液体当废水处理，该生产过程中的含有菌剂的液体浪费，从而增加了成品的生产成本，并且菌剂菌密度不高。
如中国专利文献CN202881118U（申请号201220464753.4）公开了一种生物菌肥自动生产装置，包括中央控制器，中央控制器分别与投放原料的装载机、混合粉碎原料的搅拌机、进行菌株接种发酵的发酵罐、处理固体菌肥的烘干处理单元和处理液体菌肥的分离处理单元电连接，其中装载机、搅拌机和发酵罐依次连接，而烘干处理单元和分离处理单元分别与发酵罐相连接。
如中国专利文献CN102676387A（申请号201210115792.8）公开了一种基于多菌种的集成规模化高效固体发酵方法及装置，为解决现有技术接种效率低问题，方法是将单一菌种或者多菌种固体发酵料分别在一个或者多个并列可移动的、能耐受一定压力并带有搅拌功能的灭菌装置内分别完成高温灭菌、冷却、接种工艺过程，并且把接种后的固体发酵料各自送入对应的发酵室同时进行单一或者多种菌株的并列固体发酵。装置包括一个或者多个配有行走机构的固体发酵料的高温灭菌冷却搅拌接种罐和与之配用的多个并列的固体发酵室；将灭菌、冷却、接种与发酵分开在不同的设施和场地进行。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种液体、固体联合菌剂发酵制备系统。
本发明的技术方案如下：
一种液体、固体联合菌剂发酵制备系统，包括液体种子发酵装置、液体发酵装置、固体发酵罐、固体发酵房、固液分离装置、液体复配反应釜、闪蒸机和混配机，所述液体种子发酵装置的出料口与液体发酵装置的接种口相连接，液体发酵装置的出料口与固体发酵罐的接种口和固液分离装置的进料口分别相连接，固体发酵罐的出料口与固体发酵房的进料口相连接，固体发酵房的出料口和固液分离装置的出料口均与闪蒸机的进料口相连接，闪蒸机的出料口与混配机的进料口相连接，固液分离装置的出液口与液体复配反应釜的进料口相连接。
根据本发明优选的，所述的液体种子发酵装置为三级液体种子发酵罐顺次连接构成。
根据本发明优选的，所述的液体发酵装置为三级液体发酵罐顺次连接构成。
根据本发明优选的，所述的固液分离装置为压滤机或离心机。
根据本发明优选的，所述的固体发酵罐，包括水平设置的密闭的罐体，罐体中央水平方向设置有搅拌桨，罐体上部设置有进料口，罐体下部设置有出料口，出料口与水平设置的出料管相连接，所述的出料管内设置有螺旋出料器，罐体外表面设置有夹层，夹层分别与蒸汽进气管、冷热水进水管和蒸汽出气管相连通，罐体上部设置有液态菌液接种管，进气管和出气管设置于罐体顶部。
根据本发明进一步优选的，所述的液态菌液接种管为两头密闭的管体，管壁下部设置有2～10组菌液喷洒装置。
根据本发明进一步优选的，所述的搅拌桨为内外双螺带搅拌桨；所述双螺带搅拌桨由搅拌轴、外螺带和内螺带组成，外螺带距搅拌轴的距离大于内螺带距搅拌轴的距离，外螺带的搅拌方向与内螺带的搅拌方向相反。该结构搅拌桨有利于物料与菌液充分混合均匀。
根据本发明进一步优选的，所述的搅拌桨、螺旋出料器分别与变频电机相连接。
根据本发明优选的，所述的固体发酵房，包括设有密封门的发酵房体和PLC控制器，发酵房体内部设有发酵架和自控加湿器，还包括连通发酵房体内外空气的进气管和排气管，发酵房体外部设有与进气管顺次连接的冷热交换器、无菌过滤器和空气压缩机；所述排气管的进气口处设置有闸门，发酵房体外部的排气管上设置有回止阀，排气管的出气口与排风机相连接；PLC控制器分别与冷热交换器、无菌过滤器、空气压缩机、闸门、回止阀和排风机电连接。
根据本发明进一步优选的，所述的进气管和排气管分别设置于发酵房体相对两侧。
根据本发明进一步优选的，所述发酵房体内设置有与进气管连接的进气支管，进气支管上设有出气孔，进气支管设置于发酵房体的侧壁上；所述的进气支管分布于除设置有密封门外的其他发酵房体的侧壁上。
根据本发明进一步优选的，所述的进气管上设置有进气空气流量器，排气管上设置有出气空气流量器，进气空气流量器、出气空气流量器与PLC控制器电连接。
根据本发明进一步优选的，所述的发酵房体内设置有紫外灭菌灯带；所述的发酵房体侧壁和/或密封门上设有观察口。
根据本发明进一步优选的，所述冷热交换器为盘管式换热器。
根据本发明优选的，还包括与液体复配反应釜出料口相连的液体包装机、与混配机出料口相连的固体包装机。
液体复配反应釜的作用为向固液分离后的液体中添加氮磷钾或微量元素等营养物质，本领域技术人员可以根据实际需求自行选取市售产品，其他设备如无特殊说明，均可采用本领域常规市售产品。
有益效果
1、本发明所述系统实现了通过将液体发酵后的产物经固液分离后，首次将分离菌体与经固体发酵后的产物混合制备生物菌剂，该步骤不仅增加了菌密度，更重要的是，由于固体发酵和液体发酵的菌体生长环境不同，导致菌体对施用环境的适应能力不同，而通过该步骤可以增加菌剂施用的适用范围，提高菌剂的施用效果。
2、本发明通过对液体发酵后的产物进行固液分离，去除了液体发酵中菌体的代谢产物，大大降低了代谢产物对菌体的抑制作用，同时，菌体的代谢产物又是改良土壤的液体肥原料，经过复配后，可以变废为宝，从而节约资源，提高效益。
附图说明
图1是本发明所述的液体、固体联合菌剂发酵制备系统结构示意图；
其中：1、液体种子发酵装置，2、液体发酵装置，3、固体发酵罐，4、固体发酵房，5、固液分离装置，6、液体复配反应釜，7、闪蒸机，8、混配机，9、液体种子发酵罐，10、液体发酵罐，29、液体包装机，30、固体包装机。
图2是固体发酵罐的结构示意图；
其中：11、罐体，12、搅拌桨，13、进料口，14、出料口，15、出料管，16、螺旋出料器，17、夹层，18、蒸汽进气管，19、冷热水进水管，20、蒸汽出气管，21、液态菌液接种管，22、进气管，23、出气管，24、菌液喷洒装置，25、搅拌轴，26、外螺带，27、内螺带，28、变频电机。
图3是固体发酵房的结构示意图；
图4是固体发酵房的电连接示意图；
其中：31、发酵房体，32、密封门，33、观察口，34、进气管，35、排气管，36、发酵架，37、进气空气流量器，38紫外灭菌灯带，39、PLC控制器，40、自控加湿器，41、进气支管，42、出气孔，43、冷热交换器，44、无菌过滤器，45、空气压缩机，46、闸门，47、回止阀，48、排风机，49、出气空气流量器。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。
实施例
如图1所示的一种液体、固体联合菌剂发酵制备系统，包括液体种子发酵装置1、液体发酵装置2、固体发酵罐3、固体发酵房4、固液分离装置5、液体复配反应釜6、闪蒸机7和混配机8，所述液体种子发酵装置1的出料口与液体发酵装置2的接种口相连接，液体发酵装置2的出料口与固体发酵罐3的接种口和固液分离装置5的进料口分别相连接，固体发酵罐3的出料口与固体发酵房4的进料口相连接，固体发酵房4的出料口和固液分离装置5的出料口均与闪蒸机7的进料口相连接，闪蒸机7的出料口与混配机8的进料口相连接，固液分离装置7的出液口与液体复配反应釜6的进料口相连接；还包括与液体复配反应釜出料口相连的液体包装机29、与混配机出料口相连的固体包装机30。
所述的液体种子发酵装置1为三级液体种子发酵罐9顺次连接构成。
所述的液体发酵装置2为三级液体发酵罐10顺次连接构成。
所述的固液分离装置5为压滤机。
所述的固体发酵罐3如图2所示，包括水平设置的密闭的罐体11，罐体11中央水平方向设置有搅拌桨12，罐体11上部设置有进料口13，罐体11下部设置有出料口14，出料口14与水平设置的出料管15相连接，所述的出料管15内设置有螺旋出料器16，罐体11外表面设置有夹层17，夹层17分别与蒸汽进气管18、冷热水进水管19和蒸汽出气管20相连通，罐体11上部设置有液态菌液接种管21，进气管22和出气管23设置于罐体11顶部。
所述的液态菌液接种管21为两头密闭的管体，管壁下部设置有2～10组菌液喷洒装置24。
所述的搅拌桨12为内外双螺带搅拌桨；所述双螺带搅拌桨由搅拌轴25、外螺带26和内螺带27组成，外螺带26距搅拌轴25的距离大于内螺带27距搅拌轴25的距离，外螺带26的搅拌方向与内螺带27的搅拌方向相反。该结构搅拌桨12有利于物料与菌液充分混合均匀。
所述的搅拌桨12、螺旋出料器16分别与变频电机28相连接。
所述的固体发酵罐3通过在夹层17中设置蒸汽进气管18、冷热水进水管19和蒸汽出气管20，从而实现了固体发酵罐3灭菌和保温的功能，较现有蒸汽调节方式，具有温度调节迅速、保温效果稳定的优点；并且固体发酵罐3可以通过罐体11上部设置的进气管22和出气管23对固体发酵罐内部的含氧进行控制，罐体11内部达到完全密闭，罐体底部设有螺旋出料机构和垂直出料口，方便均匀出料，该固体发酵罐在生产过程中接种均匀，搅拌充分，发酵杂菌污染率低，装料量超过50%，适于工业化生产；此外固体发酵罐3采用特殊形状的搅拌桨12，有利于液体菌液与固体发酵基质的充分混合。
所述的固体发酵房4如图3和图4所示，包括设有密封门32的发酵房体31和PLC控制器39，发酵房体31内部设有发酵架36和自控加湿器40，还包括连通发酵房体31内外空气的进气管34和排气管35，发酵房体31外部设有与进气管34顺次连接的冷热交换器43、无菌过滤器44和空气压缩机45；所述排气管35的进气口处设置有闸门46，发酵房体31外部的排气管35上设置有回止阀47，排气管35的出气口与排风机48相连接；PLC控制器39分别与冷热交换器43、无菌过滤器44、空气压缩机45、闸门46、回止阀47和排风机48电连接。
所述的进气管34和排气管35分别设置于发酵房体31相对两侧；所述发酵房体31内设置有与进气管34连接的进气支管41，进气支管41上设有出气孔42，进气支管41设置于发酵房体31的侧壁上；所述的进气支管41分布于除设置有密封门32外的其他发酵房体31的侧壁上。
所述的进气管34上设置有进气空气流量器37，排气管35上设置有出气空气流量器49，进气空气流量器37、出气空气流量器49与PLC控制器39电连接。
所述的发酵房体31内设置有紫外灭菌灯带38；所述的发酵房体31侧壁和/或密封门32上设有观察口33。
所述冷热交换器43为盘管式换热器。
所述的固体发酵房4通过采用进气管顺次连接冷热交换器43、无菌过滤器44和空气压缩机45的连接方式，只有一次外界杂菌通过空气压缩机45进入发酵房的途径，从而减少了染菌机会，减少了滤菌设备的使用强度，并且使整个发酵工艺过程易于控制；同时固体发酵房4通过PLC控制器39与冷热交换器43、无菌过滤器44、空气压缩机45、闸门46、回止阀47、排风机48、进气空气流量器37和出气空气流量器49电连接，实现了内部环境自动化控制，可以有效的控制发酵房体31内部的温度、湿度及空气量，使菌种发酵环境稳定，提高了菌种的发酵数量和质量，且便于大规模生产使用。
本发明的工作过程如下：
先将微生物接种于液体种子发酵罐9中，经三级液体种子发酵后，发酵产物接种于液体发酵罐10中，再经三级液体发酵培养后，部分液体发酵产物接种入固体发酵罐3中，经与固体培养基搅拌混合后，移入固体发酵房4中进行固态发酵，得到固态发酵产物；另一部分液体发酵产物经压滤机固液分离后，滤液经液体复配反应釜6添加营养成分复配后经液体包装机29，包装成液体肥，固液分离后的菌体与固态发酵产物混合并经闪蒸机7干燥后，经混配机8混合均匀后，经固体包装机30包装后制得成品菌剂。
Claims (13)
1.一种液体、固体联合菌剂发酵制备系统，其特征在于，包括液体种子发酵装置、液体发酵装置、固体发酵罐、固体发酵房、固液分离装置、液体复配反应釜、闪蒸机和混配机，所述液体种子发酵装置的出料口与液体发酵装置的接种口相连接，液体发酵装置的出料口与固体发酵罐的接种口和固液分离装置的进料口分别相连接，固体发酵罐的出料口与固体发酵房的进料口相连接，固体发酵房的出料口和固液分离装置的出料口均与闪蒸机的进料口相连接，闪蒸机的出料口与混配机的进料口相连接，固液分离装置的出液口与液体复配反应釜的进料口相连接。
2.如权利要求1所述的液体、固体联合菌剂发酵制备系统，其特征在于，所述的液体种子发酵装置为三级液体种子发酵罐顺次连接构成；所述的液体发酵装置为三级液体发酵罐顺次连接构成。
3.如权利要求1所述的液体、固体联合菌剂发酵制备系统，其特征在于，所述的固液分离装置为压滤机或离心机。
4.如权利要求1所述的液体、固体联合菌剂发酵制备系统，其特征在于，还包括与液体复配反应釜出料口相连的液体包装机、与混配机出料口相连的固体包装机。
5.如权利要求1所述的液体、固体联合菌剂发酵制备系统，其特征在于，所述的固体发酵罐，包括水平设置的密闭的罐体，罐体中央水平方向设置有搅拌桨，罐体上部设置有进料口，罐体下部设置有出料口，出料口与水平设置的出料管相连接，所述的出料管内设置有螺旋出料器，罐体外表面设置有夹层，夹层分别与蒸汽进气管、冷热水进水管和蒸汽出气管相连通，罐体上部设置有液态菌液接种管，进气管和出气管设置于罐体顶部。
6.如权利要求5所述的液体、固体联合菌剂发酵制备系统，其特征在于，所述的液态菌液接种管为两头密闭的管体，管壁下部设置有2～10组菌液喷洒装置。
7.如权利要求5所述的液体、固体联合菌剂发酵制备系统，其特征在于，所述的搅拌桨为内外双螺带搅拌桨；所述双螺带搅拌桨由搅拌轴、外螺带和内螺带组成，外螺带距搅拌轴的距离大于内螺带距搅拌轴的距离，外螺带的搅拌方向与内螺带的搅拌方向相反。
8.如权利要求5所述的液体、固体联合菌剂发酵制备系统，其特征在于，所述的搅拌桨、螺旋出料器分别与变频电机相连接。
9.如权利要求1所述的液体、固体联合菌剂发酵制备系统，其特征在于，所述的固体发酵房，包括设有密封门的发酵房体和PLC控制器，发酵房体内部设有发酵架和自控加湿器，其特征在于：还包括连通发酵房体内外空气的进气管和排气管，发酵房体外部设有与进气管顺次连接的冷热交换器、无菌过滤器和空气压缩机；所述排气管的进气口处设置有闸门，发酵房体外部的排气管上设置有回止阀，排气管的出气口与排风机相连接；PLC控制器分别与冷热交换器、无菌过滤器、空气压缩机、闸门、回止阀和排风机电连接。
10.如权利要求9所述的液体、固体联合菌剂发酵制备系统，其特征在于，所述冷热交换器为盘管式换热器。
11.如权利要求9所述的液体、固体联合菌剂发酵制备系统，其特征在于，所述的进气管和排气管分别设置于发酵房体相对两侧；所述的发酵房体内设置有紫外灭菌灯带；所述的发酵房体侧壁和/或密封门上设有观察口。
12.如权利要求9所述的液体、固体联合菌剂发酵制备系统，其特征在于，所述发酵房体内设置有与进气管连接的进气支管，进气支管上设有出气孔，进气支管设置于发酵房体的侧壁上；所述的进气支管分布于除设置有密封门外的其他发酵房体的侧壁上。
13.如权利要求9所述的液体、固体联合菌剂发酵制备系统，其特征在于，所述的进气管上设置有进气空气流量器，排气管上设置有出气空气流量器，进气空气流量器、出气空气流量器与PLC控制器电连接。
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