CN1047201C - 增产菌固体发酵工艺及其专用发酵设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及增产菌的固体发酵工艺及其专用设备。本发酵工艺包括无菌固体发酵培养料和原菌液的制备、接种、固体发酵和检验几个主要过程，固体发酵温度为22-32℃，时间24小时。本工艺的显著特点是投料、灭菌、发酵均在密封的固体发酵罐内一次完成，产品含菌量在500亿/克以上。本工艺的专用设备由发酵罐、蒸汽供应系统、空气过滤供应系统、自动电热循环水供应系统等构成，固体发酵罐是一个密封的双层结构，由罐体、罐盖、横卧式螺旋形搅拌器，进、出料口，空气、蒸汽、水进出口等构成。
Description
本发明涉及作物增产菌(蜡质芽孢杆菌，保藏号CGMCC 0137 ， 保藏日期1988年9月20日)的固体发酵工艺及其专用设备。
增产菌是一种对作物具有促进生长、增产、改进品质、增强抗性等作用的有益微生物制剂。中国专利8 8106560.9，“作物增产菌及其选育与发酵工艺”，提出了增产菌的袋装式固体发酵工艺和利用液体发酵菌液制造粉剂的方法，袋装式固体发酵工艺是：将草炭干燥、机械粉碎为细度为30目/英寸、加水搅拌、装袋、消毒灭菌制成无菌固体培养料；将制备好的增产菌菌液一袋一袋地接种于固体培养料上，入培养室在一定条件下培养，再经包装标记，即为产品。增产菌可湿性粉剂的生产工艺是按增产菌液体发酵工艺先制成液体菌剂，然后加入碳酸钙吸附，经机械搅拌，离心机过滤，干燥，加入0.37中性洗衣粉或皂角，机械粉碎后检验、包装成产品。但是袋装式固体发酵工艺的接种工作繁杂(需要一袋一袋地接种)，手工操作，工作量大，发酵时间长，占用场地大，小便于工业化生产的流水作业，且含菌量低(30亿/ ml)，单位面积用量多，运输成本高。利用液体发酵的增产菌液制造可湿性粉剂方法使大量有效的代谢产物被损失掉，且生产工艺复杂。
现有的固体发酵装置主要有固体发酵搅拌机和固体法发酵振动机两种，它们都是非密封的，在无菌条件的发酵房内来实现微生物的固体发酵，工艺复杂，发酵环境容易受污染。
寻求一种可以克服现有固体发酵工艺不足的作物增产菌固体发酵方法及其配套设备是本发明的目的。
上述目的可以通过以下阐述的增产菌固体发酵新工艺实现。图1是增产菌固体发酵工艺流程图，其特征是：首先按发酵罐容积1/4 1/2加入细度200目/英寸以上的增产菌发酵载体-草炭或轻质碳酸钙粉，按1∶0.2-1∶0.6(重量比)的载体：营养液比例加入配制好的营养液，并加水搅拌，使其含水量为20-40％，通入蒸汽加温(121℃)、加压(1.5kg/平方厘料)灭菌30-60分钟，降温到28-30℃并调节PH值为7-7.4，制成无菌的固体培养料，然后将培养好的增产菌原菌液按4×103cfv/g的比例通过接种取样孔接种于固体发酵罐内，在22-32℃的条件下，间断或不间断搅拌，培养24小时，当含菌量达到500亿/克以上，即可检验、放罐、干燥、粉碎(细度为200目/英寸)、包装。本工艺的显著特点是从无菌固体培养料的配制、接种、到发酵的全过程均在固体发酵罐内一次完成。下面详细叙述本发明的发酵工艺：
1、将增产菌载体--草炭或轻质碳酸钙粉碎，细度为200目/英寸；
2、将载体加入发酵罐内，加入量为发酵罐容积的1/4-1/2，按1∶0.2-0.6(重量比)的载体：营养液比例加入配制好的营养液，并加水搅拌，使其含水量为20-40％，通过蒸汽供应系统通入蒸汽加温至121℃，压力1.5公斤/平方厘米，在此条件下灭菌30 60分钟(载体为轻质碳酸钙时，灭菌时间可以减少到30分钟)，随后降温到28-30℃，调节PH值为7-7.4，制成无菌固体培养料。
所用营养液(1000kg)的配方是：
硫酸镁 100g
牛肉膏 300g
碳酸钙 1000g
蛋白胨 500g
葡萄糖 500g
磷酸氢二钙30g
其余为水
3、将原菌种活化，用三角瓶或扁瓶将其扩大培养，再接入液体培养液进行摇床培养成原菌液，按4×104cfv/g比例通过接种取样孔接种于发酵罐的固体培养料上(如以轻质碳酸钙粉为载体，则可将原菌种活化直接接种于发酵罐内的培养料上)；
4、保持发酵罐温度22-32℃，间断或不间断搅拌，培养24小时，当含菌置达到500亿/克以上，即可检验、放罐、干燥、粉碎(细度为200目/英寸)、包装。
5、如以轻质碳酸钙为载体，粉碎前先加入0.37的中性洗衣粉或皂角。
上述增产菌固体发酵工艺借助下面描述的固体发酵专用设备实现。该套设备由固体发酵罐、蒸汽供应系统、空气过滤与供应系统、自控电热循环水供应系统构成(图2)，图3是固体发酵罐示意图，固体发酵罐是一个双层结构的装置，固体发酵罐由内、外胆，搅拌器，罐盖，进料口、出料口，水、蒸汽、空气进出管口，以及搅拌器驱动装置构成。下面将结合附图对发酵罐的结构进行详细描述，附图3是发酵罐的正视图，图4是左侧视图，图5为右侧视图，图6为俯视图，图中所示：3为罐盖，其上设有进料口26，接种取样孔27、温度计管座25、压力表管座24、及安全阀23，固体发酵的原料通过进料口按配方一次加入，法兰盖1，耐热橡胶垫2及石棉垫4用于灭菌和发酵时加盖和密封用，6为罐体，由内胆19、外胆20及横卧式搅拌器构成，搅拌器为横卧式螺旋形搅拌器，7为搅拌器轴，8为轴承座，9为减速器，10为联轴器，13为搅拌叶片，14为夹紧座。搅拌器由电机11驱动；12为循环水出水管，15为蒸汽和空气水进气管，5为蒸汽、空气出口，16为进水管；空气和蒸汽进、出气管与罐体内胆相通，固体培养料灭菌时通过此处通入蒸汽进行灭菌，进行发酵时空气亦通过此处进入发酵罐内；进、出水管与内外胆夹层相通，发酵时罐内的温度通过内、外胆夹层中的循环水调节，循环水的温度由自控电热循环水供应系统控制；17为轴承，18为密封圈，21为压为表，22为出料口，23为安全阀座。
空气过滤与供应系统由空气压缩机、空气过滤泵、管道及阀门构成；蒸汽供应系统由蒸汽发生装置、管道及控制阀门构成；自控电热循环水供应系统由循环热水箱、管道、自动控制台构成，循环热水箱由箱体、电热器、电泵、感温器、出水开关等构成，循环水供应给发酵罐夹层以保持发酵罐适宜的发酵温度，水温通过控制台自动控制，发酵时，自动控制台根据热水箱内感温器传来的温度按预先的设定的温度进行自动控制。
发酵罐的大小可以根据生产规模确定。本套设备也可用于其它菌种的固体发酵。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、固体发酵时，无需对每一袋培养料一一接种，接种工作一次完成，减少了污染机会，大大减轻了劳动强度。
2、按配方一次投料、灭菌、接种，直接发酵成功，工艺简单。提高了机械化生产程度。
3、用固体发酵工艺生产增产菌粉剂可以保留发酵产生的有效代谢产物。
4、用本法生产的固体菌剂的含菌量比用袋装式发酵工艺生产的高17倍。
5、用本法不论是生产固体菌剂还是粉剂，都比现有方法节能、节水；节省工时1/3左右。
下面是本发明的3个实施例
实施例1用固体发酵工艺生产增产菌固体菌剂150公斤：
(1)将细度为200目的草炭粉140公斤，营养液40公斤，水10公斤加入固体发酵罐内，加盖，搅拌，通入蒸汽加温，在121℃、1.5kg/cm2压力条件下灭菌60分钟，然后降温至30℃，调节PH值为7，制成固体发酵培养料；
(2)将原菌种活化，用三角瓶将其扩大培养，再接入液体培养液进行摇床培养，制成原菌液；
(3)按4×104cfv/g比例通过接种取样孔接种于发酵罐的固体培养料上，保持发酵罐温度28℃，间断或不间断搅拌，培养24小时；
(4)当含菌量达到500亿/克以上，进行检验、放罐、干燥、粉碎成细度为200目/英寸的粉剂，按每20克包装，可得增产菌固体粉剂150公斤。
实施例2用固体发酵工艺一次生产增产菌粉剂130公斤
(1)将细度为200目的轻质碳酸钙125公斤，营养液35公斤，水10公斤，一次加入固体发酵罐内，加盖，搅拌，通入蒸汽加温，在121℃、1.5kg/cm2压力条件下灭菌30分钟，降温至30℃，调节PH值为7制成固体培养料；
(2)按4×104cfnv/g的比例通过接种取样孔将活化的增产菌原菌种直接接种于发酵罐内的培养料上；保持发酵罐温度28℃，间断或不间断搅拌，培养24小时；
(3)当含菌量达到500亿/克以上，进行检验、合格后加入中性洗衣粉0.4公斤，搅拌、放罐、干燥、粉碎成细度为200目/英寸的粉剂，按每20克包装，可得增产菌固体粉剂130公斤。
实施例3一次可生产150公斤菌剂的固体发酵罐
图3、图4、图5、图6为本发明的一个发酵罐实施例附图，发酵罐容积为500升，内、外胆采用厚度为16mm的不锈钢材最大承受压力5公斤/平方厘米。
Claims (6)
1、一种增产菌固体发酵工艺，包括无菌固体培养料的制备、原菌种的活化、扩大培养、接种、固体发酵、检验、包装等工艺过程，其特征在于：固体发酵是按以下具体步骤进行的：
(1)按固体发酵设备的发酵罐容积的1/4-1/2加入细度200目/英寸以上的增产菌发酵载体-草炭或轻质碳酸钙粉，按1∶0.2-1∶0.6(重量比)的载体：营养液比例加入配制好的营养液，并加水搅拌，使其含水量为20-40％，通入蒸汽加温到121℃、加压到1.5kg/平方厘米进行灭菌30-60分钟，然后降温到28-30℃并调节PH值为7-7.4，制成无菌的固体培养料；
(2)将培养好的增产菌原菌液按4×104ofv/g的比例通过接种取样孔接种于固体发酵罐内，在22-32℃的条件下，间断或不间断搅拌，培养24小时，当含菌量达到500亿/克以上，即可检验、放罐、干燥、粉碎(细度为200目/英寸)、包装。
2、根据权利要求1所述的固体发酵工艺，其特征在于；营养液的配方(1000kg)为：硫酸镁100g，牛肉膏300g，碳酸钙1000g，蛋白胨500g，葡萄糖500g，磷酸氢二钙80g，其余为水。
3、根据权利要求1所述的固体发酵工艺，其特征在于：固体发酵设备由固体发酵罐、空气过滤与供应系统、蒸汽供应系统及自控电热循环水供应系统组成，固体发酵罐由内、外胆，搅拌器，发酵罐盖，进料口，出料口，水、蒸汽、空气进出管口，以及搅拌器驱动装置构成。
4、根据权利要求3所述的固体发酵工艺，其特征在于：固体发酵罐的搅拌器为横卧式螺旋形搅拌器。
5、根据权利要求3所述的固体发酵工艺，其特征在于：固体发酵罐的罐盖上设有进料口、接种取样孔、安全阀、压力表和温度计管座。
6、根据权利要求3所述的固体发酵工艺，其特征在于：固体发酵罐的左右两侧设有供灭菌和发酵时供应蒸汽、空气及水的进出口和控制阀门。
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