CN108753582A - 一种红茶菌发酵装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种红茶菌发酵装置，包括封闭式结构的筒体，所述筒体内设有循环发酵系统、通气系统以及温控系统；所述通气系统对筒体内部进行氧气供给；所述温控系统对筒体内部进行发酵温度的实时监测与调控；与现有技术相比具有以下优点：(1)为红茶菌的发酵提供最大化的与空气接触面积，菌饼生长面积最大化；(2)为发酵提供无菌溶解氧供给以及循环输送，实现了液体培养基与菌液的多次循环发酵，提高发酵效率和发酵效果；(3)大大缩短发酵周期，提高发酵效率；(4)设备实现连续循环发酵，适用规模化生产放大，有效降低发酵成本，提高生产效率，提高经济效益。

Description

一种红茶菌发酵装置

技术领域

本发明涉及发酵装置领域，尤其是一种红茶菌发酵装置。

背景技术

红茶菌又名“海宝”、“胃宝”，是用糖、茶、水加菌种经发酵后生成的对人体有益的物质，其本身的酸度又抑制了有害细菌的生长，对人身体健康非常有益的效果，尤其对萎缩性胃炎、胃溃疡疑难病有很好的治疗作用，而且还有调节血压、改善睡眠、预防治疗各种疾病的效果。红茶菌的菌膜酷似海蜇的皮，故被称为“海宝”；红茶菌是一种生物薄膜，其菌体根据分析，是酵母菌、乳酸菌和醋酸菌的共生物，这些菌为好氧菌或兼性厌氧菌。

目前红茶菌的生产主要靠桶、坛等容器，进行静置发酵，等发酵完成后，将容器表面的菌饼以及菌液收获。用这些容器发酵红茶菌空间利用率低，每次收获的红茶菌的菌饼只有容器液体表面面积大小；同时不能满足红茶菌生长所需溶解氧，红茶菌发酵缓慢；同时，由于是敞开式发酵，温度、微生物污染等条件不能很好控制，红茶菌生长周期很长，产品品质不稳定。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供了一种红茶菌发酵装置，。

技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：

一种红茶菌发酵装置，包括筒体，所述筒体为封闭式结构，所述筒体上部侧面设有侧门，底部设有出料阀；所述筒体内设有循环发酵系统、通气系统以及温控系统；所述通气系统对筒体内部进行氧气供给；所述温控系统对筒体内部进行发酵温度的实时监测与调控；

所述循环发酵系统包括内置于筒体中心部位的中空结构的支撑柱，所述支撑柱包括固定于筒体上盖的固定端和底部封闭的自由端；所述支撑柱上从上到下固定连接有多层以支撑柱为中心的发酵盘；所述发酵盘表面开设有多个小孔；所述支撑柱外壁还均匀设有多个出液口；

所述筒体外部设有从筒体底部延伸至顶部的循环管道；所述循环管道顶部末端与支撑柱的固定端相通；所述循环管道上还设有进料阀与循环泵。

所述发酵盘从上至下直径依次增大；发酵液从上层发酵盘边缘滴下时，可以保证滴到相邻下一层发酵盘，从而保证发酵液层层向下流，形成循环，不会形成短路，直接滴下。

所述发酵盘为以中心部位为最低点的锥体结构，其锥口向上，锥度为5-20°；锥体结构的设计一方面更有利于发酵物料的承接，另一方面液体培养基从发酵盘上四周的小孔内流出时不会直接往下层掉落，而是会沿着发酵盘的锥度，在上下表面进行缓慢的流动，直到流入下一层发酵盘，最终流入筒体1的底部，有利于红茶菌菌饼在发酵盘上下两面的慢慢形成且于发酵盘小孔内的菌饼形成一体，防止生长过程中由于重量和厚度的逐渐增加而脱落。

所述循环管道上还设有过滤器和控制阀；在进料完毕进行发酵的过程中，可关闭进料阀，通过过滤器、循环泵形成液体培养基在筒体底部、过滤器、出液口之间的内部循环发酵；控制阀对其循环速度进行控制，达到最优化的循环发酵条件。

更进一步的，所述过滤器为Y形过滤器。

在一些实施方式中，所述通气系统包括从筒体外部延伸至内部的进气管路以及筒体顶部的排气阀，外部的进气管路上依次设有空气除菌过滤器以及进气阀；内部的进气管路末端靠近筒体底部设有空气分布器；空气除菌过滤器的设置保证了无菌空气的输入，不仅可以保证红茶菌发酵过程中的溶解氧的供给，并有效防止其他微生物的污染。

在一些实施方式中，所述温控系统包括设于筒体底部以及下部侧壁的中空夹套，设于中空夹套低位且位于筒体外部的热水进水阀和冷却水进水阀，设于中空夹套高位且位于筒体外部的热水回水阀和冷却水回水阀以及设于筒体下部内侧壁的温度电极。

所述侧门通过铰链与筒体连接且与筒体之间设有密封垫；所述铰链另一侧设有把手以及锁扣；进一步增强侧门与筒体之间的密封程度，保证发酵过程的封闭状态。

有益效果：本发明所公开的一种红茶菌发酵装置，与现有技术相比具有以下优点：

(1)为红茶菌的发酵提供最大化的与空气接触面积，菌饼生长面积最大化；(2)为发酵提供无菌溶解氧供给以及循环输送，实现了液体培养基与菌液的多次循环发酵，提高发酵效率和发酵效果；(3)大大缩短发酵周期，提高发酵效率；(4)设备实现连续循环发酵，适用规模化生产放大，有效降低发酵成本，提高生产效率，提高经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例1红茶菌发酵装置内外部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1：

请参照图1所示，本发明公开了一种红茶菌发酵装置，包括封闭式结构的筒体1，所述筒体1上部侧面设有侧门2，用于进行红茶菌菌饼的取出，底部设有出料阀6用于发酵完成后菌液的排出。

所述侧门2通过铰链与筒体1连接且与筒体1之间设有密封垫21；铰链另一侧设有把手22以及锁扣；一方面进一步增强侧门2与筒体1之间的密封程度，保证发酵过程的封闭状态；另一方面把手22的设计更便于侧门22的开启以及红茶菌菌饼的取出。

所述筒体1内设有循环发酵系统、通气系统以及温控系统。

所述循环发酵系统包括内置于筒体1中心部位的中空结构的支撑柱31，所述支撑柱31悬挂设于筒体1上盖上，包括固定于筒体1上盖的固定端311和底部封闭的自由端312；所述支撑柱31上从上到下固定连接有多层以支撑柱31为中心的发酵盘32；所述发酵盘32表面开设有多个小孔；所述支撑柱31外壁还均匀设有多个出液口313供液体培养基从支撑柱31流出到发酵盘32上；

所述发酵盘32从上至下直径依次增大；发酵液从上层发酵盘边缘滴下时，可以保证滴到相邻下一层发酵盘，从而保证发酵液层层向下流，形成循环，不会形成短路，直接滴下。所述发酵盘32为以中心部位为最低点的锥体结构，其锥口向上，锥度为5-20°；锥体结构的设计一方面更有利于发酵物料的承接，另一方面液体培养基从发酵盘上四周的小孔内流出时不会直接往下层掉落，而是会沿着发酵盘的锥度，在上下表面进行缓慢的流动，直到流入下一层发酵盘，最终流入筒体1的底部，有利于红茶菌菌饼在发酵盘上下两面的慢慢形成且于发酵盘小孔内的菌饼形成一体，防止生长过程中由于重量和厚度的逐渐增加而脱落。

所述筒体1外部设有从筒体1底部延伸至顶部的循环管道33；所述循环管道33顶部末端与支撑柱31的固定端311相通；所述循环管道33上还设有进料阀331与循环泵332；进料时打开进料阀331，发酵物料经循环泵332从循环管道33泵至支撑柱31内，并通过支撑柱31上的出液口313流出至筒体1内部。

所述循环管道33上还设有Y形的过滤器333和控制阀334；在进料完毕进行发酵的过程中，可关闭进料阀331，通过过滤器333、循环泵332形成液体培养基在筒体1底部、过滤器333、出液口313之间的内部循环发酵；控制阀334对其循环速度进行控制，达到最优化的循环发酵条件。

所述通气系统用于发酵装置内部溶解氧的供给，包括从筒体1外部延伸至内部的进气管路以及筒体1顶部的排气阀44，外部的进气管路上依次设有空气除菌过滤器41以及进气阀42；内部的进气管路末端靠近筒体1底部设有空气分布器43；空气除菌过滤器41的设置保证了无菌空气的输入，不仅可以保证红茶菌发酵过程中的溶解氧的供给，并有效防止其他微生物的污染。

所述温控系统包括设于筒体1底部以及下部侧壁的中空夹套51，设于中空夹套51低位且位于筒体1外部的热水进水阀52和冷却水进水阀53，设于中空夹套51高位且位于筒体1外部的热水回水阀54和冷却水回水阀55以及设于筒体1下部内侧壁的温度电极56。

工作过程：

首次进料：打开循环管道33上的进料阀331以及循环泵332，将红茶菌液体培养基通过进料阀331，经循环泵332工作泵至支撑柱31内，并通过支撑柱31上的出液口313流出至筒体1内部；液体培养基的加入高度以不超过最下面一层发酵盘32的高度为宜，在首次发酵进料时，在液体培养基中混入相应所需比例的红茶菌种子液，进料完毕，关闭进料阀331。

循环发酵培养：在发酵培养过程中，打开控制阀334以及循环泵332，使液体培养基在循环管路33上形成从筒体1底部经过滤器332以及支撑柱31的出液口313之间的内部循环，循环速度可以根据需要，通过调节控制阀334来进行适宜速度的调节，以获得最优的循环发酵条件。

无菌空气的供给：进行发酵培养的同时，打开进气阀42和出气阀44，使空气经过空气除菌过滤器41的过滤，通过进气管道进入靠近筒体1底部的空气分布器43，变成小的无菌空气气泡进入筒体1内部，往上依次经过多个发酵盘32上的培养基，从排气阀16排出；无菌空气的输入，不仅可以保证红茶菌发酵过程中的溶解氧的供给，并有效防止其他微生物的污染。

发酵温度的调控：在发酵培养的过程中，通过温度电极56实时对筒体1内部的温度进行检测，根据检测的温度高低和发酵所需温度高低进行对比；若检测温度高于发酵所需温度，自动打开冷却水进水阀53和冷却水回水阀55调节中空夹套51内水温进行降温调节；若检测温度低于发酵所需温度，自动打开热水进水阀52和热水回水阀54对中空夹套51内的水进行升温调节；温控系统对整个发酵温度的实时监测与调控，进一步提高发酵效率和发酵效果，缩短发酵周期。

红茶菌进行发酵初期，没有菌饼形成，从出液口313流出的液体培养基会优先从发酵盘32的小孔流出，经过一段时间后，红茶菌菌饼生长，菌饼布满发酵盘32的小孔；由于发酵盘15有锥度，液体培养基从发酵盘32上四周的小孔内流出时不会直接往下层掉落，而是会沿着发酵盘32的锥度，在上下表面进行缓慢的流动，直到流入下一层发酵盘32，最终流入筒体1的底部，有利于红茶菌菌饼在发酵盘32上下两面的慢慢形成且于发酵盘32小孔内的菌饼形成一体，防止生长过程中由于重量和厚度的逐渐增加而脱落。

在培养1-5d后，发酵盘32上下菌饼均形成充分，将侧门2打开，将发酵盘32上的菌饼取下，经后续加工后为成品产品菌饼。筒体1内的红茶菌液体培养基经过1-5d的发酵，变成了红茶菌菌液，将1/5-4/5体积的红茶菌菌液从出料阀6排出，进行后续加工处理为成品产品菌液。而后从进料阀331补充等量的新鲜的的红茶菌液体培养基，实现连续循环发酵，有效降低发酵成本，提高生产效率，增加经济效益。

Claims (8)

1.一种红茶菌发酵装置，包括筒体(1)，其特征在于所述筒体(1)为封闭式结构，所述筒体(1)上部侧面设有侧门(2)，底部设有出料阀(6)；所述筒体(1)内设有循环发酵系统、通气系统以及温控系统；所述通气系统对筒体(1)内部进行氧气供给；所述温控系统对筒体(1)内部进行发酵温度的实时监测与调控；

所述循环发酵系统包括内置于筒体(1)中心部位的中空结构的支撑柱(31)，所述支撑柱(31)悬挂设于筒体(1)上盖上，包括固定于筒体(1)上盖的固定端(311)和底部封闭的自由端(312)；所述支撑柱(31)上从上到下固定连接有多层以支撑柱(31)为中心的发酵盘(32)；所述发酵盘(32)表面开设有多个小孔；所述支撑柱(31)外壁还均匀设有多个出液口(313)；

所述筒体(1)外部设有从筒体(1)底部延伸至顶部的循环管道(33)；所述循环管道(33)顶部末端与支撑柱(31)的固定端(311)相通；所述循环管道(33)上还设有进料阀(331)与循环泵(332)。

2.根据权利要求1所述的红茶菌发酵装置，其特征在于：所述发酵盘(32)从上至下直径依次增大。

3.根据权利要求1或2所述的红茶菌发酵装置，其特征在于：所述发酵盘(32)为以中心部位为最低点的锥体结构，其锥口向上，锥度为5-20°。

4.根据权利要求1所述的红茶菌发酵装置，其特征在于：所述循环管道(33)上还设有过滤器(333)和控制阀(334)。

5.根据权利要求4所述的红茶菌发酵装置，其特征在于：所述过滤器(333)为Y形过滤器。

6.根据权利要求1所述的红茶菌发酵装置，其特征在于：所述通气系统包括从筒体(1)外部延伸至内部的进气管路以及筒体(1)顶部的排气阀(44)，外部的进气管路上依次设有空气除菌过滤器(41)以及进气阀(42)；内部的进气管路末端靠近筒体(1)底部设有空气分布器(43)。

7.根据权利要求1所述的红茶菌发酵装置，其特征在于：所述温控系统包括设于筒体(1)底部以及下部侧壁的中空夹套(51)，设于中空夹套(51)低位且位于筒体(1)外部的热水进水阀(52)和冷却水进水阀(53)，设于中空夹套(51)高位且位于筒体(1)外部的热水回水阀(54)和冷却水回水阀(55)以及设于筒体(1)下部内侧壁的温度电极(56)。

8.根据权利要求1所述的红茶菌发酵装置，其特征在于：所述侧门(2)通过铰链与筒体(1)连接且与筒体(1)之间设有密封垫(21)；所述铰链另一侧设有把手(22)以及锁扣。