CN104522514A - 固态发酵罐及利用该固态发酵罐制备红曲米的方法及其制品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种洁净级纯种培养固态发酵罐及采用该固态发酵罐制备健康营养红曲米的方法及制品，属于生物发酵技术领域，该固态发酵罐包括卧式发酵桶、探温口、探湿口、探压口、接种口、取样口、投料口、视镜、进口管、出口管、平衡板、滚动支架、物料挡板、桶外夹套；利用该固态发酵罐通过浸料、洗料、蒸料、冷却、分离、接种、混合、保温、保湿、发酵、收获、干燥等步骤制备了健康营养红曲米。本发明的设计提高了固态发酵罐的环保性、经济性及稳定性、发酵产品的同批同质性，其制备方法利用该固态发酵罐且优化了制备条件，制备得到的红曲米中红曲蛋白、红曲多糖、麦角固醇、氨基酸的含量分别不低于3.0％、2.0％、1.0％、1.0％，桔霉素的限量不超过0.01mg/kg以及莫纳克林K限量不超过0.01％。
Description
技术领域
本发明涉及生物发酵技术领域，特别涉及一种洁净级纯种培养固态发酵罐及利用该固态发酵罐制备健康营养红曲米的方法及其制品。
背景技术
利用真菌类红曲菌发酵大米的红曲米用于食品和中药已有一千多年历史，目前通过曲池发酵等传统方式的固态发酵而大批量生产的红曲米，会产生大量有毒副作用的桔霉素；而通过三角瓶发酵等现代方式的固态发酵而无数批大量生产的功能性红曲米，无法大批量生产，只能无数批大量生产，不能满足国际上保健食品和药品要求的同批同质性；此两种固态发酵方式均在曲池或三角瓶内，难以同时解决投料后一站式、大批量、高效、安全地生产出同批同质性的红曲米或功能性红曲米。
中国专利申请号为201110159831.X、名称为固态发酵设备及利用该固态发酵设备制备红曲的方法，其采用的固态发酵设备在大批量固态发酵生产的实用过程中出现了如下问题：1、发酵罐利用支架和供给管悬空旋转(即发酵罐稳定性低)；2、洒水管设置于发酵罐外部给其外表面洒水(即发酵罐环保性低)；3、热交换器、搅拌叶片、供给泵和收集罐基本上用不着(即发酵罐实用性和经济性低)，且其制备红曲米的方法，没有对具体生产过程进行条件优化，使得生产红曲米过程中工序多、生产成本高、稳定性不足，获得的红曲米的健康营养成分如红曲蛋白、红曲多糖、氨基酸等含量不高；同批同质性、产率、产量都有限，其含有的桔霉素、洛伐他汀限量还存在可以降低的可能，可见，仍然需要进一步优化固态发酵设备、及发酵工艺，以提高红曲米的营养成分和功效、降低有毒副产物，增强在国际上与同类产品的竞争优势。
最近十几年国内外研究结果发现，不含洛伐他汀的红曲米也具有降血脂、降血糖、减肥、抗骨质酥松等保健功效。因此，国内低含桔霉素和洛伐他汀的洁净级纯种固态发酵红曲米大批量生产技术和设备亟待研究开发及产业化，无毒副作用、安全的健康营养红曲米才可大量、长期和广泛用于食品，并填补国内红曲米食品市场的空白。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种发酵罐稳定、产品同批同质性高、环保经济的洁净级纯种培养固态发酵罐及利用该固态发酵罐制备健康营养红曲米的方法。
本发明的目的还在于，提供利用该固态发酵罐及制备方法而得到的健康营养红曲米。
本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：
一种洁净级纯种培养固态发酵罐，其特征在于，包括卧式发酵桶、及设置在卧式发酵桶上的用于检测物料和发酵物温度且带温度探头和温度控制器的探温口、用于检测物料和发酵物湿度且带湿度探头和湿度控制器的探湿口、用于检测桶内压力且带压力探头和压力测量器的探压口、用于接种和加水且带开关功能的接种口、用于取样、排水、排气和排蒸汽且带阀门的取样口、用于投入物料和排放发酵物且带开关功能的投料口、用于观察桶内状态的视镜；所述的卧式发酵桶上还设有用于通入空气及蒸汽、接菌种、加水且带阀门的进口管、用于排出空气及蒸汽且带阀门的出口管；所述的卧式发酵桶的下侧中部设置有平衡板，且该平衡板正对于所述投料口使该固态发酵罐稳定且易于前后旋转；所述的卧式发酵桶的下侧对称设置有滚动支架，该滚动支架装配有滚子，并落地托住、且易于转动该固态发酵罐。
所述的滚动支架装配的滚子为轮子或轴承；所述的进口管连接于所述的固态发酵罐周边的种子系统、空气系统、蒸汽系统、水系统；所述的固态发酵罐还包括驱动装置，所述的驱动装置通过其连接的蜗轮减速器和逆变调速器与所述的卧式发酵桶的进口管相连接，以驱动旋转该固态发酵罐。
所述的卧式发酵桶的内侧壁上设有至少两个用于分离、搅拌、混合、排列物料和发酵物的物料挡板。
所述的卧式发酵桶的外侧壁上设有用于对桶内物料和发酵物降温或加温的桶外夹套，可连接外部冷水和热水传输装置。
所述的固态发酵罐，其还包括有中央电子控制板，该中央电子控制板分别连接于所述的温度控制器、湿度控制器、压力测量器、桶外夹套、冷水和热水传输装置、驱动装置、蜗轮减速器、逆变调速器及该固态发酵罐周边的种子系统、空气系统、蒸汽系统、水系统。
一种利用前述的固态发酵罐制备健康营养红曲米的方法，其具体包括如下步骤：
(1)浸料：将大米通过投料口倒入固态发酵罐中，封闭投料口，采用水系统供给大米总体积1～2倍的自来水，调整pH为3.0～4.5、温度为10～30℃，浸泡大米30～120min；
(2)洗料：打开驱动装置带动固态发酵罐前后旋转3～5次，旋转速度为1～2rpm、温度为10～30℃，将大米洗15～30min后，打开取样口阀门排出水；
(3)蒸料：将蒸汽系统产生的高温蒸汽以一定压力供给固态发酵罐内以蒸大米，控制蒸汽压力为1～1.2㎏f/cm2、温度为121℃、固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、时间为15～30min，之后排出蒸汽；
(4)冷却：利用水系统将常温冷水加入桶外夹套内，对固态发酵罐内蒸后的大米进行降温冷却，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、通风量为50000～100000Nl/hr、温度为70℃、时间为2～4h；
(5)分离：打开驱动装置带动固态发酵罐前后旋转以分离降温冷却后的大米块，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、通风量为50000～100000Nl/hr、温度为40～70℃、时间为3～6h；
(6)接种：将种子系统中的红曲菌液体种子通过接种口或进口管流入固态发酵罐中，菌种的接种量为大米的10～20％，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、空气压力为1㎏f/cm2、pH为3.0～4.5、温度为30～40℃、时间为1～2min；
(7)混合：启动驱动装置带动固态发酵罐前后旋转使红曲菌液体种子和大米充分搅拌、混合，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、通风量为10000～20000Nl/hr、温度为30～40℃、时间为15～30min；
(8)保温：将空气系统产生的无菌空气通过进口管供给固态发酵罐内，以维持固态发酵罐内的温度为40～60℃，控制通风量为10000～20000Nl/hr、时间为30～50h；
(9)保湿：将水系统产生的无菌水通过接种口或进口管流入固态发酵罐内，以维持固态发酵罐内的湿度为90～95％，控制通风量为10000～20000Nl/hr、时间为30～50h；
(10)发酵：启动驱动装置维持固态发酵罐的旋转速度，使罐内的红曲菌大米发酵物继续搅拌、混合及排列，一边通过探温口、探湿口、探压口观察并优化罐内的温度、湿度及压力；一边通过视镜检查罐内大米的发酵状态，并通过取样口取样后测定红曲菌大米发酵物的发酵程度，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、通风量为10000～50000Nl/hr、pH为3.0～4.5、温度为25～35℃、湿度为90～95％、时间为5～10h；
(11)收获：前述步骤(10)中红曲菌大米发酵物的发酵程度合格之后，打开投料口收集发酵好的红曲米。
(12)干燥：前述步骤(11)中红曲米的质量合格之后，在40～60℃低温干燥，即得红曲米。
所述的步骤(6)中红曲菌液体种子采用如下方法培养：将已培养好的斜面红曲菌(Monascus species)置入装有无菌水、玻璃珠的三角瓶打碎1～2h，按5～10％接种量接入三角瓶，经摇瓶培养22～28h，再接入一、二级种子罐分别培养6～8h。
当所收集的红曲米内不需要含存活的微生物时，于完成前述步骤(10)后，将蒸汽系统产生的高温蒸汽输入固态发酵罐内进行高压灭菌，再进行前述步骤(11)以收集该红曲米；之后封闭投料口重新旋转固态发酵罐，在罐内物料挡板的作用下，未收集的红曲米又重新集中后可再次收集剩余红曲米。
一种采用前述的方法制备得到的健康营养红曲米，其所述的红曲米中红曲蛋白、红曲多糖、麦角固醇、氨基酸的含量分别不低于3.0％、2.0％、1.0％、1.0％，桔霉素的限量不超过0.01mg/kg以及莫纳克林K限量不超过0.01％。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明的洁净级纯种培养固态发酵罐设置有平衡板、滚动支架、进出口管等结构，能够落地、稳定托住该固态发酵罐并易于旋转，克服了采用支架和供给管的发酵罐悬空旋转方式存在的稳定性差的问题，提高了固态发酵罐的稳定性；本发明设有置于卧式发酵桶外侧壁上的桶外夹套，以连接外部冷水和热水传输装置，克服了采用热交换器、洒水罐、搅拌叶片、供给泵和收集罐等机构存在的成本高、工艺复杂等问题，提高了固态发酵罐的环保性、实用性和经济性，并降低生产成本。
2、本发明的洁净级纯种培养固态发酵罐结构设计独特新颖，设计的进口管、出口管、物料挡板等结构，实现对物料和发酵物的分离、搅拌、混合及排列，能够进行一站式、大批量、高效、安全地进行洁净级纯种固态发酵生产，确保发酵产品的同批同质性；能够无菌生产，其连接了中央电子控制板，能自动化作业。
3、本发明的制备方法采用设计独特的洁净级纯种培养固态发酵罐，使红曲米的制备工艺更加稳定，产品的同批同质性更佳，使制备成本降低、提高了环保性、经济性和实用性，为真菌类微生物发酵谷类(如大米、大麦、小麦、燕麦、玉米等)进行洁净级纯种固态发酵生产提供了新的工艺和设备，填补了国内固态发酵罐市场的空白。
4、本发明的健康营养红曲米中红曲蛋白、红曲多糖、麦角固醇、氨基酸的含量分别不低于3.0％、2.0％、1.0％、1.0％，还含有淀粉酶、糖化酶、麦芽糖酶、蛋白酶等红曲米固有的各种酶类；桔霉素的限量不超过0.01mg/kg以及莫纳克林K限量不超过0.01％；而且，在真菌毒素的安全性方面，与曲池发酵等传统方式的固态发酵而大批量生产的高含桔霉素(2～500mg/kg)食品添加剂红曲米相比，桔霉素限量(0.01mg/kg)减少了200～50000倍，与韩国和中国保健食品功能性红曲米的桔霉素限量(0.05mg/kg)相比，桔霉素限量(0.01mg/kg)减少了5倍以上；在处方药物的安全性方面，与三角瓶发酵等现代方式的固态发酵而无数批大量生产的中国高含洛伐他汀(不少于0.4％)保健食品功能性红曲米相比，洛伐他汀限量(0.01％)减少了40倍以上；与发酵罐发酵等现代方式的固态发酵而大批量生产的韩国低含洛伐他汀(不少于0.05％)保健食品功能性红曲米相比，洛伐他汀限量(0.01％)减少了5倍以上；在同批同质性方面，与三角瓶发酵等现代方式的小量(不超过0.5kg)无数批生产方法相比，一批生产量(1,000kg)增加了2,000倍以上。
5、本发明的健康营养红曲米制品，在安全性方面与日本、韩国等国际接轨，在同批同质性方面充分满足保健食品和药品的国际要求。该红曲米富含红曲固有的健康营养成分和各种酶类，完全可以大量、长期和广泛用于食品，可填补国内红曲米食品市场的空白。
上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例中固态发酵罐的剖面示意图。
附图标识说明：
| 1、卧式发酵桶 | 2、桶外夹套 |
| 3、进口管 | 4、出口管 |
| 5、探温口 | 6、探湿口 |
| 7、探压口 | 8、接种口 |
| 9、取样口 | 10、投料口 |
| 11、视镜 | 12、物料挡板 |
| 13、平衡板 | 14、滚动支架 |
| 15、驱动装置 |
具体实施方式：
实施例1本实施例提供的洁净级纯种培养固态发酵罐及利用该固态发酵罐制备健康营养红曲米的方法及其制品，其具体步骤如下：
一种洁净级纯种培养固态发酵罐，其包括卧式发酵桶1、及设置在卧式发酵桶上的用于检测物料和发酵物温度且带温度探头和温度控制器的探温口5、用于检测物料和发酵物湿度且带湿度探头和湿度控制器的探湿口6、用于检测桶内压力且带压力探头和压力测量器的探压口7、用于接种和加水且带开关功能的接种口8、用于取样、排水、排气和排蒸汽且带阀门的取样口9、用于投入物料和排放发酵物且带开关功能的投料口10、用于观察桶内状态的视镜11；所述的卧式发酵桶1上还设有用于通入空气及蒸汽、接菌种、加水且带阀门的进口管3、用于排出空气及蒸汽且带阀门的出口管4；所述的卧式发酵桶1的下侧中部设置有平衡板13，且该平衡板13正对于所述投料口10使该固态发酵罐稳定且易于前后旋转；所述的卧式发酵桶1的下侧对称设置有滚动支架14，该滚动支架14装配有滚子，并落地托住、且易于转动该固态发酵罐。
所述的滚动支架14装配的滚子为轮子或轴承；所述的进口管3连接于所述的固态发酵桶周边的种子系统、空气系统、蒸汽系统、水系统；所述的固态发酵罐还包括驱动装置15，所述的驱动装置15通过其连接的蜗轮减速器和逆变调速器与所述的卧式发酵桶1的进口管3相连接，以驱动旋转该固态发酵罐；所述的卧式发酵桶1的内侧壁上设有至少两个用于分离、搅拌、混合、排列物料和发酵物的物料挡板12；所述的卧式发酵桶1的外侧壁上设有用于对桶内物料和发酵物降温或加温的桶外夹套2，可连接外部冷水和热水传输装置；所述的洁净级纯种固态发酵罐还包括有中央电子控制板，该中央电子控制板分别连接于所述的温度控制器、湿度控制器、压力测量器、桶外夹套、冷水和热水传输装置、驱动装置、蜗轮减速器、逆变调速器及该固态发酵罐周边的种子系统、空气系统、蒸汽系统、水系统。
一种利用前述的固态发酵罐制备红曲米的方法，其具体包括如下步骤：
(1)浸料：将大米通过投料口倒入固态发酵罐中，封闭投料口，采用水系统供给大米总体积1～2倍的自来水，调整pH为3.0～4.5、温度为10～30℃，浸泡大米30～120min；
(2)洗料：打开驱动装置带动固态发酵罐前后旋转3～5次，旋转速度为1～2rpm、温度为10～30℃，将大米洗15～30min后，打开取样口阀门排出水；
(3)蒸料：将蒸汽系统产生的高温蒸汽以一定压力供给固态发酵罐内以蒸大米，控制蒸汽压力为1～1.2㎏f/cm2、温度为121℃、固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、时间为15～30min，之后排出蒸汽；
(4)冷却：利用水系统将常温冷水加入桶外夹套内，对固态发酵罐内蒸后的大米进行降温冷却，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、通风量为50000～100000Nl/hr、温度为70℃、时间为2～4h；
(5)分离：打开驱动装置带动固态发酵罐前后旋转以分离降温冷却后的大米块，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、通风量为50000～100000Nl/hr、温度为40～70℃、时间为3～6h；
(6)接种：将种子系统中的红曲菌液体种子通过接种口或进口管流入固态发酵罐中，菌种的接种量为大米的10～20％，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、空气压力为1㎏f/cm2、pH为3.0～4.5、温度为30～40℃、时间为1～2min；
(7)混合：启动驱动装置带动固态发酵罐前后旋转使红曲菌液体种子和大米充分搅拌、混合，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、通风量为10000～20000Nl/hr、温度为30～40℃、时间为15～30min；
(8)保温：将空气系统产生的无菌空气通过进口管供给固态发酵罐内，以维持固态发酵罐内的温度为40～60℃，控制通风量为10000～20000Nl/hr、时间为30～50h；
(9)保湿：将水系统产生的无菌水通过接种口或进口管流入固态发酵罐内，以维持固态发酵罐内的湿度为90～95％，控制通风量为10000～20000Nl/hr、时间为30～50h；
(10)发酵：启动驱动装置维持固态发酵罐的旋转速度，使罐内的红曲菌大米发酵物继续搅拌、混合及排列，一边通过探温口、探湿口、探压口观察并优化罐内的温度、湿度及压力；一边通过视镜检查罐内大米的发酵状态，并通过取样口取样后测定红曲菌大米发酵物的发酵程度，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、通风量为10000～50000Nl/hr、pH为3.0～4.5、温度为25～35℃、湿度为90～95％、时间为5～10h；
(11)收获：前述步骤(10)中红曲菌大米发酵物的发酵程度合格之后，打开投料口收集发酵好的红曲米。
(12)干燥：前述步骤(11)中红曲米的质量合格之后，在40～60℃低温干燥，即得红曲米。
所述的步骤(6)中红曲菌液体种子采用如下方法培养：将已培养好的斜面红曲菌(Monascus species)置入装有无菌水、玻璃珠的三角瓶打碎1～2h，按5～10％接种量接入三角瓶，经摇瓶培养22～28h，再接入一、二级种子罐分别培养6～8h。
当所收集的红曲米内不需要含存活的微生物时，于完成前述步骤(10)后，将蒸汽系统产生的高温蒸汽输入固态发酵罐内进行高压灭菌，再进行前述步骤(11)以收集该红曲米；之后封闭投料口重新旋转固态发酵罐，在罐内物料挡板的作用下，未收集的红曲米又重新集中后可再次收集剩余红曲米。
一种采用前述的方法制备得到的健康营养红曲米，其所述的红曲米中红曲蛋白、红曲多糖、麦角固醇、氨基酸的含量分别不低于3.0％、2.0％、1.0％、1.0％，还含有淀粉酶、糖化酶、麦芽糖酶、蛋白酶等红曲米固有的各种酶类；桔霉素的限量不超过0.01mg/kg以及莫纳克林K限量不超过0.01％；
而且，在真菌毒素的安全性方面，与曲池发酵等传统方式的固态发酵而大批量生产的高含桔霉素(2～500mg/kg)食品添加剂红曲米相比，桔霉素限量(0.01mg/kg)减少了200～50000倍，与韩国和中国保健食品功能性红曲米的桔霉素限量(0.05mg/kg)相比，桔霉素限量(0.01mg/kg)减少了5倍以上；在处方药物的安全性方面，与三角瓶发酵等现代方式的固态发酵而无数批大量生产的中国高含洛伐他汀(不少于0.4％)保健食品功能性红曲米相比，洛伐他汀限量(0.01％)减少了40倍以上；与发酵罐发酵等现代方式的固态发酵而大批量生产的韩国低含洛伐他汀(不少于0.05％)保健食品功能性红曲米相比，洛伐他汀限量(0.01％)减少了5倍以上；在同批同质性方面，与三角瓶发酵等现代方式的小量(不超过0.5kg)无数批生产方法相比，一批生产量(1,000kg)增加了2,000倍以上。
实施例2
本实施例提供的洁净级纯种培养固态发酵罐及利用该固态发酵罐制备健康营养红曲米的方法及其制品，与实施例1基本相同，其不同之处在于：
一种利用前述的固态发酵罐制备红曲米的方法，其具体包括如下步骤：
(1)浸料：将大米通过投料口倒入固态发酵罐中，封闭投料口，采用水系统供给大米总体积2倍的自来水，调整pH为3.0、温度为30℃，浸泡大米120min；
(2)洗料：打开驱动装置带动固态发酵罐前后旋转3次，旋转速度为1rpm、温度为30℃，将大米洗30min后，打开取样口阀门排出水；
(3)蒸料：将蒸汽系统产生的高温蒸汽以一定压力供给固态发酵罐内以蒸大米，控制蒸汽压力为1.2㎏f/cm2、温度为121℃、固态发酵罐旋转次数为2次、旋转速度为2rpm、时间为30min，之后排出蒸汽；
(4)冷却：利用水系统将常温冷水加入桶外夹套内，对固态发酵罐内蒸后的大米进行降温冷却，控制固态发酵罐旋转次数为2次、旋转速度为2rpm、通风量为50000Nl/hr、温度为70℃、时间为2h；
(5)分离：打开驱动装置带动固态发酵罐前后旋转以分离降温冷却后的大米块，控制固态发酵罐旋转次数为1次、旋转速度为2rpm、通风量为100000Nl/hr、温度为70℃、时间为3h；
(6)接种：将种子系统中的红曲菌液体种子通过接种口或进口管流入固态发酵罐中，菌种的接种量为大米的20％，控制固态发酵罐旋转次数为2次、旋转速度为1rpm、空气压力为1㎏f/cm2、pH为4.5、温度为30℃、时间为2min；
(7)混合：启动驱动装置带动固态发酵罐前后旋转使红曲菌液体种子和大米充分搅拌、混合，控制固态发酵罐旋转次数为2次、旋转速度为1rpm、通风量为10000Nl/hr、温度为40℃、时间为15min；
(8)保温：将空气系统产生的无菌空气通过进口管供给固态发酵罐内，以维持固态发酵罐内的温度为40℃，控制通风量为20000Nl/hr、时间为30h；
(9)保湿：将水系统产生的无菌水通过接种口或进口管流入固态发酵罐内，以维持固态发酵罐内的湿度为90％，控制通风量为10000Nl/hr、时间为30h；
(10)发酵：控制固态发酵罐旋转次数为1次、旋转速度为2rpm、通风量为10000Nl/hr、pH为4.5、温度为35℃、湿度为95％、时间为10h；
最后将所得的红曲米40℃低温干燥，即得红曲米。
其中，所述的步骤(6)红曲菌液体种子采用如下方法培养：将已培养好的斜面红曲菌(Monascus species)置入装有无菌水、玻璃珠的三角瓶打碎1h，按10％接种量接入三角瓶，经摇瓶培养22h，再接入一、二级种子罐分别培养8h。
实施例3
本实施例提供的洁净级纯种培养固态发酵罐及利用该固态发酵罐制备健康营养红曲米的方法及其制品，与实施例1、2基本相同，其不同之处在于：
一种利用前述的固态发酵罐制备红曲米的方法，其具体包括如下步骤：
(1)浸料：将大米通过投料口倒入固态发酵罐中，封闭投料口，采用水系统供给大米总体积1.5倍的自来水，调整pH为4.5、温度为10℃，浸泡大米30min；
(2)洗料：打开驱动装置带动固态发酵罐前后旋转5次，旋转速度为2rpm、温度为10℃，将大米洗20min后，打开取样口阀门排出水；
(3)蒸料：将蒸汽系统产生的高温蒸汽以一定压力供给固态发酵罐内以蒸大米，控制蒸汽压力为1㎏f/cm2、温度为121℃、固态发酵罐旋转次数为1次、旋转速度为1rpm、时间为18min，之后排出蒸汽；
(4)冷却：利用水系统将常温冷水加入桶外夹套内，对固态发酵罐内蒸后的大米进行降温冷却，控制固态发酵罐旋转次数为1次、旋转速度为1rpm、通风量为100000Nl/hr、温度为70℃、时间为3h；
(5)分离：打开驱动装置带动固态发酵罐前后旋转以分离降温冷却后的大米块，控制固态发酵罐旋转次数为2次、旋转速度为1rpm、通风量为50000Nl/hr、温度为40℃、时间为6h；
(6)接种：将种子系统中的红曲菌液体种子通过接种口或进口管流入固态发酵罐中，菌种的接种量为大米的10％，控制固态发酵罐旋转次数为2次、旋转速度为2rpm、空气压力为1㎏f/cm2、pH为4.5、温度为40℃、时间为1min；
(7)混合：启动驱动装置带动固态发酵罐前后旋转使红曲菌液体种子和大米充分搅拌、混合，控制固态发酵罐旋转次数为1次、旋转速度为2rpm、通风量为15000Nl/hr、温度为35℃、时间为30min；
(8)保温：将空气系统产生的无菌空气通过进口管供给固态发酵罐内，以维持固态发酵罐内的温度为60℃，控制通风量为10000Nl/hr、时间为50h；
(9)保湿：将水系统产生的无菌水通过接种口或进口管流入固态发酵罐内，以维持固态发酵罐内的湿度为95％，控制通风量为20000Nl/hr、时间为40h；
(10)发酵：控制固态发酵罐旋转次数为2次、旋转速度为1rpm、通风量为50000Nl/hr、pH为3.0、温度为30℃、湿度为92％、时间为5h；
最后将所得的红曲米50℃低温干燥，即得红曲米。
其中，所述的步骤(6)中红曲菌液体种子采用如下方法培养：将已培养好的斜面红曲菌(Monascus species)置入装有无菌水、玻璃珠的三角瓶打碎2h，按5％接种量接入三角瓶，经摇瓶培养28h，再接入一、二级种子罐分别培养6h。
实施例4
本实施例提供的洁净级纯种培养固态发酵罐及利用该固态发酵罐制备健康营养红曲米的方法及其制品，与实施例1、2基本相同，其不同之处在于：
一种利用前述的固态发酵罐制备红曲米的方法，其具体包括如下步骤：
(1)浸料：将大米通过投料口倒入固态发酵罐中，封闭投料口，采用水系统供给大米总体积1倍的自来水，调整pH为3.5、温度为30℃，浸泡大米80min；
(2)洗料：打开驱动装置带动固态发酵罐前后旋转3次，旋转速度为1rpm、温度为30℃，将大米洗15min后，打开取样口阀门排出水；
(3)蒸料：将蒸汽系统产生的高温蒸汽以一定压力供给固态发酵罐内以蒸大米，控制蒸汽压力为1㎏f/cm2、温度为121℃、固态发酵罐旋转次数为1次、旋转速度为1rpm、时间为30min，之后排出蒸汽；
(4)冷却：利用水系统将常温冷水加入桶外夹套内，对固态发酵罐内蒸后的大米进行降温冷却，控制固态发酵罐旋转次数为1次、旋转速度为2rpm、通风量为100000Nl/hr、温度为70℃、时间为4h；
(5)分离：打开驱动装置带动固态发酵罐前后旋转以分离降温冷却后的大米块，控制固态发酵罐旋转次数为2次、旋转速度为1rpm、通风量为100000Nl/hr、温度为40℃、时间为4h；
(6)接种：将种子系统中的红曲菌液体种子通过接种口或进口管流入固态发酵罐中，菌种的接种量为大米的13％，控制固态发酵罐旋转次数为2次、旋转速度为2rpm、空气压力为1㎏f/cm2、pH为3.0、温度为30℃、时间为2min；
(7)混合：启动驱动装置带动固态发酵罐前后旋转使红曲菌液体种子和大米充分搅拌、混合，控制固态发酵罐旋转次数为2次、旋转速度为1rpm、通风量为10000Nl/hr、温度为30℃、时间为20min；
(8)保温：将空气系统产生的无菌空气通过进口管供给固态发酵罐内，以维持固态发酵罐内的温度为45℃，控制通风量为20000Nl/hr、时间为35h；
(9)保湿：将水系统产生的无菌水通过接种口或进口管流入固态发酵罐内，以维持固态发酵罐内的湿度为93％，控制通风量为10000Nl/hr、时间为50h；
(10)发酵：控制固态发酵罐旋转次数为1次、旋转速度为2rpm、通风量为50000Nl/hr、pH为4.5、温度为25℃、湿度为90％、时间为7h；
最后将所得的红曲米60℃低温干燥，即得红曲米。
其中，所述的步骤(6)中红曲菌液体种子采用如下方法培养：将已培养好的斜面红曲菌(Monascus species)置入装有无菌水、玻璃珠的三角瓶打碎1h，按10％接种量接入三角瓶，经摇瓶培养24h，再接入一、二级种子罐分别培养6.5h。
实施例5
本实施例提供的洁净级纯种培养固态发酵罐及利用该固态发酵罐制备健康营养红曲米的方法及其制品，与实施例1、2基本相同，其不同之处在于：
一种利用前述的固态发酵罐制备红曲米的方法，其具体包括如下步骤：
(1)浸料：将大米通过投料口倒入固态发酵罐中，封闭投料口，采用水系统供给大米总体积1.5倍的自来水，调整pH为4.0、温度为20℃，浸泡大米75min；
(2)洗料：打开驱动装置带动固态发酵罐前后旋转4次，旋转速度为2rpm、温度为20℃，将大米洗20min后，打开取样口阀门排出水；
(3)蒸料：将蒸汽系统产生的高温蒸汽以一定压力供给固态发酵罐内以蒸大米，控制蒸汽压力为1.1㎏f/cm2、温度为121℃、固态发酵罐旋转次数为1次、旋转速度为1rpm、时间为25min，之后排出蒸汽；
(4)冷却：利用水系统将常温冷水加入桶外夹套内，对固态发酵罐内蒸后的大米进行降温冷却，控制固态发酵罐旋转次数为1次、旋转速度为2rpm、通风量为70000Nl/hr、温度为70℃、时间为3h；
(5)分离：打开驱动装置带动固态发酵罐前后旋转以分离降温冷却后的大米块，控制固态发酵罐旋转次数为2次、旋转速度为1rpm、通风量为80000Nl/hr、温度为55℃、时间为4.5h；
(6)接种：将种子系统中的红曲菌液体种子通过接种口或进口管流入固态发酵罐中，菌种的接种量为大米的15％，控制固态发酵罐旋转次数为2次、旋转速度为1.5rpm、空气压力为1㎏f/cm2、pH为4.0、温度为35℃、时间为2min；
(7)混合：启动驱动装置带动固态发酵罐前后旋转使红曲菌液体种子和大米充分搅拌、混合，控制固态发酵罐旋转次数为1次、旋转速度为1.5rpm、通风量为15000Nl/hr、温度为35℃、时间为30min；
(8)保温：将空气系统产生的无菌空气通过进口管供给固态发酵罐内，以维持固态发酵罐内的温度为50℃，控制通风量为15000Nl/hr、时间为40h；
(9)保湿：将水系统产生的无菌水通过接种口或进口管流入固态发酵罐内，以维持固态发酵罐内的湿度为93％，控制通风量为15000Nl/hr、时间为40h；
(10)发酵：控制固态发酵罐旋转次数为1次、旋转速度为1.5rpm、通风量为30000Nl/hr、pH为4.0、温度为30℃、湿度为92％、时间为8h；
最后将所得的红曲米55℃低温干燥，即得红曲米。
其中，所述的步骤(6)中红曲菌液体种子采用如下方法培养：将已培养好的斜面红曲菌(Monascus species)置入装有无菌水、玻璃珠的三角瓶打碎1.5h，按8％接种量接入三角瓶，经摇瓶培养26h，再接入一、二级种子罐分别培养7h。
本发明所得的健康营养红曲米中红曲蛋白、红曲多糖、麦角固醇、氨基酸的含量分别不低于3.0％、2.0％、1.0％、1.0％，还含有淀粉酶、糖化酶、麦芽糖酶、蛋白酶等红曲米固有的各种酶类；桔霉素的限量不超过0.01mg/kg以及莫纳克林K限量不超过0.01％；而且，在真菌毒素的安全性方面，与曲池发酵等传统方式的固态发酵而大批量生产的高含桔霉素(2～500mg/kg)食品添加剂红曲米相比，桔霉素限量(0.01mg/kg)减少了200～50000倍，与韩国和中国保健食品功能性红曲米的桔霉素限量(0.05mg/kg)相比，桔霉素限量(0.01mg/kg)减少了5倍以上；在处方药物的安全性方面，与三角瓶发酵等现代方式的固态发酵而无数批大量生产的中国高含洛伐他汀(不少于0.4％)保健食品功能性红曲米相比，洛伐他汀限量(0.01％)减少了40倍以上；与发酵罐发酵等现代方式的固态发酵而大批量生产的韩国低含洛伐他汀(不少于0.05％)保健食品功能性红曲米相比，洛伐他汀限量(0.01％)减少了5倍以上；在同批同质性方面，与三角瓶发酵等现代方式的小量(不超过0.5kg)无数批生产方法相比，一批生产量(1,000kg)增加了2,000倍以上。
本发明的健康营养红曲米制品，在安全性方面与日本、韩国等国际接轨，在同批同质性方面充分满足保健食品和药品的国际要求。该红曲米富含红曲固有的健康营养成分和各种酶类，完全可以大量、长期和广泛用于食品，可填补国内红曲米食品市场的空白。
本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似的设备、结构、材料、方法，对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，而得到的固态发酵罐及利用该固态发酵罐制备红曲米的方法及其制品，均在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种洁净级纯种培养固态发酵罐，其特征在于，包括卧式发酵桶、及设置在卧式发酵桶上的用于检测物料和发酵物温度且带温度探头和温度控制器的探温口、用于检测物料和发酵物湿度且带湿度探头和湿度控制器的探湿口、用于检测桶内压力且带压力探头和压力测量器的探压口、用于接种和加水且带开关功能的接种口、用于取样、排水、排气和排蒸汽且带阀门的取样口、用于投入物料和排放发酵物且带开关功能的投料口、用于观察桶内状态的视镜；所述的卧式发酵桶上还设有用于通入空气及蒸汽、接菌种、加水且带阀门的进口管、用于排出空气及蒸汽且带阀门的出口管；所述的卧式发酵桶的下侧中部设置有平衡板，且该平衡板正对于所述投料口使该固态发酵罐稳定且易于前后旋转；所述的卧式发酵桶的下侧对称设置有滚动支架，该滚动支架装配有滚子，并落地托住、且易于转动该固态发酵罐。
2.根据权利要求1所述的固态发酵罐，其特征在于，所述的滚动支架装配的滚子为轮子或轴承；所述的进口管连接于所述的固态发酵桶周边的种子系统、空气系统、蒸汽系统、水系统。
3.根据权利要求1所述的固态发酵罐，其特征在于，还包括驱动装置，所述的驱动装置通过其连接的蜗轮减速器和逆变调速器与所述的卧式发酵桶的进口管相连接，以驱动旋转该固态发酵罐。
4.根据权利要求1所述的固态发酵罐，其特征在于，所述的卧式发酵桶的内侧壁上设有至少两个用于分离、搅拌、混合、排列物料和发酵物的物料挡板。
5.根据权利要求1所述的固态发酵罐，其特征在于，所述的卧式发酵桶的外侧壁上设有用于对桶内物料和发酵物降温或加温的桶外夹套，可连接外部冷水和热水传输装置。
6.根据权利要求1所述的固态发酵罐，其特征在于，还包括有中央电子控制板，该中央电子控制板分别连接于所述的温度控制器、湿度控制器、压力测量器、桶外夹套、冷水和热水传输装置、驱动装置、蜗轮减速器、逆变调速器及该固态发酵罐周边的种子系统、空气系统、蒸汽系统、水系统。
7.一种利用权利要求1～6所述的固态发酵罐制备健康营养红曲米的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)浸料：将大米通过投料口倒入固态发酵罐中，封闭投料口，采用水系统供给大米总体积1～2倍的自来水，调整pH为3.0～4.5、温度为10～30℃，浸泡大米30～120min；
(2)洗料：打开驱动装置带动固态发酵罐前后旋转3～5次，旋转速度为1～2rpm、温度为10～30℃，将大米洗15～30min后，打开取样口阀门排出水；
(3)蒸料：将蒸汽系统产生的高温蒸汽以一定压力供给固态发酵罐内以蒸大米，控制蒸汽压力为1～1.2㎏f/cm2、温度为121℃、固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、时间为15～30min，之后排出蒸汽；
(4)冷却：利用水系统将常温冷水加入桶外夹套内，对固态发酵罐内蒸后的大米进行降温冷却，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、通风量为50000～100000Nl/hr、温度为70℃、时间为2～4h；
(5)分离：打开驱动装置带动固态发酵罐前后旋转以分离降温冷却后的大米块，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、通风量为50000～100000Nl/hr、温度为40～70℃、时间为3～6h；
(6)接种：将种子系统中的红曲菌液体种子通过接种口或进口管流入固态发酵罐中，菌种的接种量为大米的10～20％，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、空气压力为1㎏f/cm2、pH为3.0～4.5、温度为30～40℃、时间为1～2min；
(7)混合：启动驱动装置带动固态发酵罐前后旋转使红曲菌液体种子和大米充分搅拌、混合，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、通风量为10000～20000Nl/hr、温度为30～40℃、时间为15～30min；
(8)保温：将空气系统产生的无菌空气通过进口管供给固态发酵罐内，以维持固态发酵罐内的温度为40～60℃，控制通风量为10000～20000Nl/hr、时间为30～50h；
(9)保湿：将水系统产生的无菌水通过接种口或进口管流入固态发酵罐内，以维持固态发酵罐内的湿度为90～95％，控制通风量为10000～20000Nl/hr、时间为30～50h；
(10)发酵：启动驱动装置维持固态发酵罐的旋转速度，使罐内的红曲菌大米发酵物继续搅拌、混合及排列，一边通过探温口、探湿口、探压口观察并优化罐内的温度、湿度及压力；一边通过视镜检查罐内大米的发酵状态，并通过取样口取样后测定红曲菌大米发酵物的发酵程度，控制固态发酵罐旋转次数为1～2次、旋转速度为1～2rpm、通风量为10000～50000Nl/hr、pH为3.0～4.5、温度为25～35℃、湿度为90～95％、时间为5～10h；
(11)收获：前述步骤(10)中红曲菌大米发酵物的发酵程度合格之后，打开投料口收集发酵好的红曲米。
(12)干燥：前述步骤(11)中红曲米的质量合格之后，在40～60℃低温干燥，即得红曲米。
8.根据权利要求7所述的利用洁净级纯种培养固态发酵罐制备健康营养红曲米的方法，其特征在于，所述的步骤(6)中红曲菌液体种子是通过如下方法培养的：将已培养好的斜面红曲菌(Monascusspecies)置入装有无菌水、玻璃珠的三角瓶打碎1～2h，按5～10％接种量接入三角瓶，经摇瓶培养22～28h，再接入一、二级种子罐分别培养6～8h。
9.根据权利要求7所述的利用洁净级纯种培养固态发酵罐制备健康营养红曲米的方法，其特征在于，当所收集的红曲米内不需要含存活的微生物时，于完成前述步骤(10)后，将蒸汽系统产生的高温蒸汽输入固态发酵罐内进行高压灭菌，再进行前述步骤(11)以收集该红曲米；之后封闭投料口重新旋转固态发酵罐，在罐内物料挡板的作用下，未收集的红曲米又重新集中后可再次收集剩余红曲米。
10.一种采用权利要求7-9所述的方法制备得到的健康营养红曲米，其特征在于，所述的红曲米中红曲蛋白、红曲多糖、麦角固醇、氨基酸的含量分别不低于3.0％、2.0％、1.0％、1.0％，桔霉素的限量不超过0.01mg/kg以及莫纳克林K限量不超过0.01％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150422 |