CN106282009A - 一种固态物料发酵装置 - Google Patents

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扈进冬
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Abstract

本发明提供了一种固态物料发酵装置。本装置利用保温防火建材和空气高效过滤系统建成的可自动控制温度、湿度、二氧化碳浓度的洁净培养装置，该装置造价低、效率高，较好的解决了传统方法培养真菌效率低、染菌率高、自动化低等问题；同时也避免了现代固态培养设备造价高、发酵效率低、散热难、菌丝损害等问题。通过30平方米和120平方米发酵装置的应用表明，该装置与同类发酵能力的发酵曲盘相比，投资成本是传统发酵设备的10‑15%；单位面积发酵产率是常规发酵设备的3‑5倍。

Description

一种固态物料发酵装置
技术领域
本发明属于发酵工程技术领域，具体是一种固态物料发酵装置。
背景技术
固态物料发酵一直存在物料发酵热散热难、物料湿度保持困难、染菌率高、难以自动化控制等难题，一直以来多采用曲池发酵或曲盘发酵模式，但仍然存在染菌率高、发酵效率低或成本高等缺点，日本自上世纪90年代研制了全自动多层发酵设备，基本解决了酱油、醋、酒精等黑曲霉、米曲霉发酵产酶需求，一套可发酵物料1.5吨的发酵设备售价达到3000万元，即使国产化后也需要1500万元，严重制约了该类设备在在农业类生物发酵产品上的应用。
传统的固态物料发酵设备有2种。一种是曲池发酵，它采用底板通风方式解决物料发酵热散热问题，通过喷洒灭菌水等方式保持物料的湿度；这种方式，真菌类发酵容易产生结块现象，采用钉辊式破碎可解决发酵热散热问题，但容易造成真菌菌丝断裂，影响真菌的生长，甚至生长停滞。另一种是曲盘发酵，它是曲池发酵的改进型，自动化程度高，但造价高且仍然存在上述问题。本发明装置解决了造价高、散热慢、菌丝断裂等问题，同时很好地解决了发酵物料湿度、发酵二氧化碳浓度等问题，提高了发酵速度、单位面积发酵物产量，降低了产品成本，适宜农业类发酵产品应用。
发明内容
本发明针对传统固态物料发酵装置存在效率低、造价高、染菌率高、产品成本高等问题，发明的一种固态物料发酵装置适用于固态物料发酵的真菌及细菌。
本发明一种固态物料发酵装置，包括长方体的箱体，箱体分为内箱体和外箱体，内箱体与外箱体的顶部之间设置有上夹层，内箱体的两个最大侧面与外箱体的两个最大侧面之间设置有侧面夹层；内箱体的两个最大侧面上均匀设置有若干通风孔；
箱体外部设置有无菌水箱，无菌水箱依次通过超声雾化装置和热交换装置连接箱体上夹层内的管道，箱体上夹层内的管道还通过热交换装置依次连接有空气过滤装置和空压机，箱体上夹层内的管道呈U型分布，U型的两个边分布位于两个侧面夹层上方，侧面夹层内设置有三条以上的垂直分布的列管，列管与管道连通，列管上设置有十个以上均匀分布的排风孔；
侧面夹层下部设置有排气孔，排气孔外设置有排风系统，排风系统进气端通过排气孔连通侧面夹层，排风系统排气端通过单向阀与空气过滤装置连接。
箱体外还设置有新风系统与箱体内管道连接，所述的新风系统包括风机和空气过滤器。
内箱体两个最大侧面上位于同一水平截面或者垂直截面上的通风孔相互交错设置，即内箱体两个相对侧面上没有气流呈直线相对的通风孔，避免风流扰乱。
侧面夹层内设置有温度传感器、湿度传感器和CO2传感器。
热交换装置、超声雾化装置、无菌水箱、空气过滤装置、空压机、单向阀、排风系统、温度传感器、湿度传感器和CO2传感器分别与位于箱体外的控制装置电连接。
内箱体分为接种室和发酵室。
接种室位于内箱体一端，接种室体积为发酵室的1/5-1/7。
内箱体顶部内壁上设置有照明灯以及紫外灭菌灯。
排风系统排气端还设置有带阀门的废气排放口。
外箱体为聚苯乙烯夹芯板。
本发明的有益效果是：本发明装置通过温度传感器、湿度传感器、CO2传感器来监测装置内环境，将信号传到控制器上，通过控制器调节空气补给系统（包括空压机、空气过滤装置、排风系统）、湿度调节系统（无菌水箱、超声雾化装置）、温度控制系统（热交换装置）和新风系统（风机、空气过滤器）来调节箱体内微生物生长环境。
排风系统将箱体内气体抽出后，可通过空气过滤装置处理后循环使用，如二氧化碳浓度过高，可通过新风系统输入新的空气，多余的气体通过排风系统的废气排放口排出。
该装置造价低、效率高，较好的解决了传统方法培养真菌效率低、染菌率高、自动化低等问题；同时也避免了现代固态培养设备造价高、发酵效率低、散热难、菌丝损坏等问题。通过30平方米和120平方米发酵装置的应用表明，该装置与同类发酵能力的发酵曲盘相比，投资成本是传统发酵设备的10-15%；单位面积发酵产率是常规发酵设备的3-5倍。
本发明提供的一种固态物料发酵装置应用于绿色木霉菌LTR-2生产木霉菌分生孢子，生产周期缩短、分生孢子发酵水平提高30%以上，生产效率提高3-5倍，吨产品成本下降80%以上，基本杜绝染菌现象。
说明书附图：
图1所示为本发明装置结构示意图；
图2所示为本发明各装置电连接示意图。
图中，1-外箱体，2-侧面夹层，3-接种室，4-发酵室，5-列管，6-管道，7-热交换装置，8-超声雾化装置，9-无菌水箱，10-空气过滤装置，11-空压机，12-单向阀，13-排风系统，14-温度传感器，15-湿度传感器，16-CO2传感器，17-控制器，18-上夹层，19-风机，20-空气过滤器。
具体实施方式
为能清楚说明本发明的技术特点，下面通过具体实施方式对本发明的方案进行阐述。以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。
实施例1
本发明一种固态物料发酵装置，包括长方体的箱体，箱体分为内箱体和外箱体1，内箱体1与外箱体的顶部之间设置有上夹层18，内箱体的两个最大侧面与外箱体1的两个最大侧面之间设置有侧面夹层2；内箱体的两个最大侧面上均匀设置有若干通风孔；
箱体外部设置有无菌水箱9，无菌水箱9依次通过超声雾化装置8和热交换装置7连接箱体上夹层18内的管道6，箱体上夹层18内的管道6还通过热交换装置7依次连接有空气过滤装置10和空压机11，箱体上夹层18内的管道6呈U型分布，U型的两个边分布位于两个侧面夹层2上方，侧面夹层2内设置有三条以上的垂直分布的列管5，列管5与管道6连通，列管5上设置有十个以上均匀分布的排风孔；
侧面夹层2下部设置有排气孔，排气孔外设置有排风系统13，排风系统13进气端通过排气孔连通侧面夹层2，排风系统13排气端通过单向阀12与空气过滤装置10连接。
箱体外还设置有新风系统与箱体内管道6连接，所述的新风系统包括风机19和空气过滤器20。
内箱体两个最大侧面上位于同一水平截面或者垂直截面上的通风孔相互交错设置，即内箱体两个相对侧面上没有气流呈直线相对的通风孔，避免风流扰乱。
侧面夹层2内设置有温度传感器14、湿度传感器15和CO2传感器16。
热交换装置7、超声雾化装置8、无菌水箱9、空气过滤装置10、空压机11、单向阀12、排风系统13、温度传感器14、湿度传感器15和CO2传感器16分别与位于箱体外的控制装置17电连接。
内箱体分为接种室3和发酵室4。
接种室3位于内箱体一端，接种室3体积为发酵室4的1/5-1/7。
内箱体顶部内壁上设置有照明灯以及紫外灭菌灯。
排风系统13排气端还设置有带阀门的废气排放口。
外箱体1为聚苯乙烯夹芯板。
本发明装置通过温度传感器14、湿度传感器15、CO2传感器16来监测装置内环境，将信号传到控制器17上，通过控制器17调节空气补给系统（包括空压机11、空气过滤装置10、排风系统13）和湿度调节系统（无菌水箱9、超声雾化装置8）以及温度控制系统（热交换装置7）和新风系统（风机19、空气过滤器20）来调节箱体内环境。
排风系统13将箱体内气体抽出后，可通过空气过滤装置10处理后循环使用，如果二氧化碳浓度过高，可通过新风系统输入新的空气，多余的气体通过排风系统13的废气排放口排出。
聚苯乙烯夹芯保温板：围护保温板厚为H=100mm（风道保温板H=50mm），双面彩钢，钢板厚度δ=0.5，钢板材质为上海宝钢板，12千克双面覆膜；有良好的气密性，防止室外水蒸气分子的渗透，维持室内稳定。
箱体内部直角处采用铝型材圆弧过渡，圆弧铝采用厚度为1.2mm的喷塑铝合金型，无死角，易清洁除菌，处理后的接缝使用优质环保玻璃胶密封处理，整个恒温室按洁净室规范进行设计及安装。
风速小于等于0.5米每秒。
本发明提供的一种固态物料发酵装置应用于绿色木霉菌LTR-2生产木霉菌分生孢子，生产周期缩短、分生孢子发酵水平提高30%以上，生产效率提高3-5倍，吨产品成本下降80%以上，基本杜绝染菌现象。

Claims (10)

1.一种固态物料发酵装置，其特征在于，包括长方体的箱体，箱体分为内箱体和外箱体，内箱体与外箱体的顶部之间设置有上夹层，内箱体的两个最大侧面与外箱体的两个最大侧面之间设置有侧面夹层；内箱体的两个最大侧面上均匀设置有若干通风孔；
箱体外部设置有无菌水箱，无菌水箱依次通过超声雾化装置和热交换装置连接箱体上夹层内的管道，箱体上夹层内的管道还通过热交换装置依次连接有空气过滤装置和空压机，箱体上夹层内的管道呈U型分布，U型的两个边分布位于两个侧面夹层上方，侧面夹层内设置有三条以上的垂直分布的列管，列管与管道连通，列管上设置有十个以上均匀分布的排风孔；
侧面夹层下部设置有排气孔，排气孔外设置有排风系统，排风系统进气端通过排气孔连通侧面夹层，排风系统排气端通过单向阀与空气过滤装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种固态物料发酵装置，其特征在于，箱体外还设置有新风系统与箱体内管道连接，所述的新风系统包括风机和空气过滤器。
3.根据权利要求1所述的一种固态物料发酵装置，其特征在于，内箱体两个最大侧面上的通风孔相互交错设置。
4.根据权利要求1所述的一种固态物料发酵装置，其特征在于，在侧面夹层内设置有温度传感器、湿度传感器和CO2传感器。
5.根据权利要求4所述的一种固态物料发酵装置，其特征在于，热交换装置、超声雾化装置、无菌水箱、空气过滤装置、空压机、单向阀、排风系统、温度传感器、湿度传感器和CO2传感器分别与位于箱体外的控制装置相连接。
6.根据权利要求1所述的一种固态物料发酵装置，其特征在于，内箱体分为接种室和发酵室。
7.根据权利要求6所述的一种固态物料发酵装置，其特征在于，接种室位于内箱体一端，接种室体积为发酵室的1/5-1/7。
8.根据权利要求1所述的一种固态物料发酵装置，其特征在于，内箱体顶部内壁上设置有照明灯以及紫外灭菌灯。
9.根据权利要求1所述的一种固态物料发酵装置，其特征在于，排风系统排气端还设置有带阀门的废气排放口。
10.根据权利要求1所述的一种固态物料发酵装置，其特征在于，外箱体为聚苯乙烯夹芯板。
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