CN110777061A - 一种超净微生物接种装置及其接种方法 - Google Patents

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Abstract

一种超净微生物接种装置及其接种方法，其装置包括料仓A、接种机构B、装料系统C、菌液配送系统D和覆膜系统E；其接种方法是，先将待发酵物料装入料仓，通过管道通入高压蒸汽，对各个部位灭菌；再将无菌物料通过料仓A底部进入接种机构B，菌液被雾化并进行喷雾接种，接种后物料经过接种机构B的下方排出，落入装料系统C的容器内，顺序完成喷雾接种和装料环节；最后将接种后的物料在装料系统C的输送装置下，缓慢匀速运动，经过覆膜系统E的作业面时，覆膜材料通过覆膜系统E的机构设置，覆盖在接种物料上，形成转移防护，隔离转移后的外界污染源；本发明具有全封闭、无需人工接触、全程无菌环境接种、成本低、效率高及实用性强的优点。

Description

一种超净微生物接种装置及其接种方法
技术领域
本发明属于微生物固体发酵技术领域，具体涉及一种超净微生物接种装置及其接种方法。
背景技术
随着人们对食品安全的重视，食品发酵生产环节的杂菌控制成为当前关注的焦点之一。采用先进的设施、器材逐步代替沿用数十年之久的传统天然混合发酵工艺势在必行。
超净工作台是一种提供局部无菌工作环境的单向流型空气净化设备，通过风机将空气吸入预过滤器，经由静压箱进入高效过滤器过滤，将过滤后的空气以垂直或水平气流的状态送出，使操作区域达到超级洁净度，保证接种环节的无菌要求。然而，超净工作台只满足受过训练的专业人员使用且空间有限，只允许小型器皿带入工作台面；超净工作台需要经常性清洁消毒，覆在通气窗上的过滤网或过滤膜需要经常置换更新，稍有疏忽很容易造成杂菌污染。在平常的生产实践中非常缺少合适的无菌接种装置或设备。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种超净微生物接种装置及其接种方法，能够在全封闭模式下，完成灭菌、接种、装料、输送及覆膜保护全过程，实现超净环境下的接种模拟，具有全封闭、无需人工接触、全程无菌环境接种、成本低、效率高、实用性强及应用前景广泛的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超净微生物接种装置，包括箱体13，箱体13上方设置有高压蒸汽输送系统，箱体13一侧顶部设置有料仓A，料仓A的下方设置有接种机构B，接种机构B的下方设置有装料系统C，接种机构B的一侧，装料系统C的上方设置有覆膜系统E，箱体13另一侧顶部设置有菌液配送系统D，所述菌液配送系统D通过管道与接种机构B相连接，箱体13外侧设置有传动结构20，所述传动结构20包括第一电机20A、第二电机20B、第三电机20C及第四电机20D；
所述料仓A的顶部设置有仓盖2，料仓A的底部设有螺旋布料轴4，所述螺旋布料轴4的一端与传动结构20的第一电机20A的动力输出端相连接，螺旋布料轴4的另一端通过转轴固定于料仓A内侧壁上，螺旋布料轴4下方设有第一出料口5；
所述接种机构B呈圆柱状，所述接种机构B的一端通过转轴与传动结构20的第二电机20B的动力输出端相连接，接种机构B的另一端通过转轴固定于箱体13内侧壁上；接种机构B外圈设置有定子7，定子7包裹着内圈的转子6；所述定子7上方设有与第一出料口5相配合的匀料口，定子7径向上与竖直方向夹角30°的位置设置有喷洒接种作业口，定子7正下方设有第二出料口8；
所述装料系统C包括箱体13底部设置的输送带9，所述输送带9的动力输入端与传动结构20的第三电机20C的动力输出端相连接，输送带9的上方放置有与第二出料口8相配合的接料盒10，输送带9行程末端设置有产品出口12；
所述菌液配送系统D包括设置于箱体13顶部的菌液箱14，菌液箱14顶部连接有泵16的入口端，泵16的出口端通过接种管道17在接种机构B的上方与喷头19相连接，喷头19上设置有与接种机构B的喷洒接种作业口相配合的喷洒罩18；
所述覆膜系统E为一端与传动结构20的第四电机20D动力输出端相连接，另一端固定连接于箱体13底部内侧壁的薄膜卷轴；
所述高压蒸汽输送系统包括仓盖2上设置的第一蒸汽管口1、菌液箱14一侧设置的第二蒸汽管口15及菌液箱14上方设置的第三蒸汽管口22，所述第一至第三蒸汽管口分别通过管道及蒸汽阀门连接至高压蒸汽管。
所述箱体13底部侧壁，输送带9的行程末端与产品出口12之间设置有单向逆止板闸11。
所述转子6表面设置有呈梯形螺旋状分布凹槽21。
所述转子6的旋转速度和喷头19的流量可根据喷洒密度调节。
所述梯形凹槽21在转子6表面呈螺旋15°-20°均匀分布。
所述输送带的9的传输速度可根据实际需要调节。
一种基于上述装置的接种方法，具体包括以下步骤：
步骤一：蒸汽灭菌阶段
将准备接种的物料放入料仓A，高压蒸汽由管道通过蒸汽阀口1进入料仓A，由蒸汽阀口22送入菌液箱14和蒸汽阀口15通入装置内部，在料仓A的仓壁3、仓盖2、菌液箱14和外壳13的约束下，形成105-130℃的高温蒸汽环境和条件，作业废蒸汽通过产品出口12排出，高压高温蒸汽不断导入，进行灭菌；
步骤二：喷雾接种阶段
将步骤一中经过料仓A高压蒸汽灭菌的待接种物料，通过料仓A底部的螺旋布料轴4的旋转，将待接种物料均匀的疏散分布，从出料口5落入在下方的转子6的凹槽21上，在接种转子6旋转带动下，把待接种物料带到定子7与喷洒罩18组成的喷雾接种作业面中；同时，菌液箱14的菌种悬液在泵16、菌液管道17和喷头19作用下，雾化成液滴，充入喷洒罩18，均匀落在作业面上，沾附在待接种物料表面，完成接种作业；实现喷雾接种和装料作业环节；
步骤三：装料防护阶段
接种转子6继续旋转，将接种物料带到定子7下部设置的出料口8，在重力作用下，落入输送机9上的装料容器10中，接种物料的装料容器10，在输送机的9的匀速缓慢移动，经过覆膜系统E作业区域，覆膜材料覆盖在接种物料的装料容器10上，继续运动从产品出口12排出。
所述步骤一蒸汽灭菌阶段的高温蒸汽导入灭菌重复两次，每次高温蒸汽熏蒸不少于1小时。
本发明通过将待发酵物料装入料仓A，通过管道通入高压蒸汽，蒸汽将到达装置内部的各个部位，进行全方位，无死角高温蒸汽灭菌；随后，无菌物料通过料仓A底部徐徐进入接种机构B，在接种机构B的转子旋转运动下，物料被带至菌液配送系统D的作业面，菌液被雾化并进行喷雾接种，接种后物料经过接种机构B的下方徐徐排出，落入装料系统C的容器内，顺序完成喷雾接种和装料环节；最后，将接种后的物料在装料系统C的输送装置作用下，缓慢匀速运动，经过其后上方的覆膜系统E的作业面时，覆膜材料通过覆膜系统E的机构设置，覆盖在接种物料上，形成装料防护，隔离转移后的外界污染源。本发明将微生物固体发酵生产过程中的灭菌接种和装料防护等程序进行了整合，实现了在全封闭环境下超净无菌工作环境，从源头避免了人员和空气等介质导致的杂菌污染，为发酵食品的安全提供了保障措施；融合多种现代机械装备技术结构，将蒸汽灭菌、无菌接种、装料防护等过程融为一体，压缩在一台机械装置上顺序完成，将超净工作区从超净工作台扩大到超净工作流水线，是学科交叉的创新体现；具有全封闭、无需人工接触、全程无菌环境接种、成本低、效率高及实用性强的优点，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明结构概念图。
图2为本发明结构示意图。
图3为本发明正面结构剖视图。
图中：1、第一蒸汽管口；2、仓盖；3、置样机构；4、螺旋布料轴；5、第一出料口；6、转子；7、定子；8、第二出料口；9、输送带；10、接料盒；11、单向逆止板闸；12、产品出口；13、箱体；14、菌液箱；15、第二蒸汽管口；16、泵；17、接种管道；18、喷洒罩；19、喷头；20、传动机构；20A、第一电机；20B、第二电机；20C、第三电机；20D、第四电机；21、凹槽；22、第三蒸汽管口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的描述。
参见图1至图3，一种超净微生物接种装置，包括箱体13，箱体13上方设置有高压蒸汽输送系统，箱体13一侧顶部设置有料仓A，料仓A的下方设置有接种机构B，接种机构B的下方设置有装料系统C，接种机构B的一侧，装料系统C的上方设置有覆膜系统E，箱体13另一侧顶部设置有菌液配送系统D，所述菌液配送系统D通过管道与接种机构B相连接，箱体13外侧设置有传动结构20，所述传动结构20包括第一电机20A、第二电机20B、第三电机20C及第四电机D；
所述料仓A的顶部设置有仓盖2，料仓A的底部设有螺旋布料轴4，所述螺旋布料轴的一端与传动结构20的第一电机20A的动力输出端相连接，螺旋布料轴4的另一端通过转轴固定于料仓A内侧壁上，螺旋布料轴4下方设有第一出料口5；
所述接种机构B呈圆柱状，所述接种机构B的一端通过转轴与传动结构20的第二电机20B的动力输出端相连接，接种机构B的另一端通过转轴固定于箱体13内侧壁上；接种机构B外圈设置有定子7，定子7包裹着内圈的转子6；所述定子7上方设有与第一出料口5相配合的匀料口，定子7径向上与竖直方向夹角30°的位置设置有喷洒接种作业口，定子7正下方设有第二出料口8；
所述装料系统C包括箱体13底部设置的输送带9，所述输送带9的动力输入端与传动结构20的第三电机20C的动力输出端相连接，输送带9的上方放置有与第二出料口8相配合的接料盒10，输送带9行程末端设置有产品出口12；
所述菌液配送系统D包括设置于箱体13顶部的菌液箱14，菌液箱14顶部连接有泵16的入口端，泵16的出口端通过接种管道17在接种机构B的上方与喷头19相连接，喷头19上设置有与接种机构B的喷洒接种作业口相配合的喷洒罩18；
所述覆膜系统E为一端与传动结构20的第四电机20D动力输出端相连接，另一端固定连接于箱体13底部内侧壁的薄膜卷轴；
所述高压蒸汽输送系统包括仓盖2上设置的第一蒸汽管口1、菌液箱14一侧设置的第二蒸汽管口15及菌液箱14上方设置的第三蒸汽管口22，所述第一至第三蒸汽管口分别通过管道及蒸汽阀门连接至高压蒸汽管。
所述箱体13底部侧壁，输送带9的行程末端与产品出口12之间设置有单向逆止板闸11。
所述转子6表面设置有呈梯形螺旋状分布凹槽21。
所述转子6的旋转速度和喷头19的流量可根据喷洒密度调节，保障接种液喷洒适度，避免菌液浪费。
所述梯形凹槽21在转子6表面呈螺旋15°-20°均匀分布。
所述输送带的9的传输速度可根据实际需要调节。
一种基于上述装置的接种方法，具体包括以下步骤：
步骤一：蒸汽灭菌阶段
将准备接种的物料放入料仓A，高压蒸汽由管道通过蒸汽阀口1进入料仓A，由蒸汽阀口22送入菌液箱14和蒸汽阀口15通入装置内部，在料仓A的仓壁3、仓盖2、菌液箱14和外壳13的约束下，形成105-130℃的高温蒸汽环境和条件，作业废蒸汽通过产品出口12排出，高压高温蒸汽不断导入，进行灭菌；
步骤二：喷雾接种阶段
将步骤一中经过料仓A高压蒸汽灭菌的待接种物料，通过料仓A底部的螺旋布料轴4的旋转，将待接种物料均匀的疏散分布，从出料口5落入在下方的转子6的凹槽21上，在接种转子6旋转带动下，把待接种物料带到定子7与喷洒罩18组成的喷雾接种作业面中；同时，菌液箱14的菌种悬液在泵16、菌液管道17和喷头19作用下，雾化成液滴，充入喷洒罩18，均匀落在作业面上，沾附在待接种物料表面，完成接种作业；实现喷雾接种和装料作业环节；
步骤三：装料防护阶段
接种转子6继续旋转，将接种物料带到定子7下部设置的出料口8，在重力作用下，落入输送机9上的装料容器10中，接种物料的装料容器10，在输送机的9的匀速缓慢移动，经过覆膜系统E作业区域，覆膜材料覆盖在接种物料的装料容器10上，继续运动从产品出口12排出。
所述步骤一蒸汽灭菌阶段的高温蒸汽导入灭菌重复两次，每次高温蒸汽熏蒸不少于1小时。
本发明的工作原理为：
本发明装置包括料仓A、接种机构B、装料系统C、菌液配送系统D和覆膜系统E，装置的运行经历了灭菌、喷雾接种和装料防护三个阶段；灭菌是将待发酵物料装入料仓A，通过管道通入高压蒸汽，蒸汽将到达装置内部的各个部位，进行全方位，无死角高温蒸汽灭菌；随后，无菌物料通过料仓A底部徐徐进入接种机构B，在接种机构B的转子6旋转运动下，物料被带入菌液配送系统D的作业面，菌液被雾化并进行喷雾接种，接种后物料经过接种机构B的下方徐徐排出，落入装料系统C的容器内，顺序完成喷雾接种和装料环节；最后，装料防护是将接种后的物料在装料系统C的输送装置作用下，缓慢匀速运动，经过其后上方的覆膜系统E的作业面时，覆膜材料通过覆膜系统E的机构设置，覆盖在接种物料上，形成转移防护，隔离转移后的外界污染源。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种超净微生物接种装置，包括箱体(13)，其特征在于：箱体(13)上方设置有高压蒸汽输送系统，箱体(13)一侧顶部设置有料仓A，料仓A的下方设置有接种机构B，接种机构B的下方设置有装料系统C，接种机构B的一侧，装料系统C的上方设置有覆膜系统E，箱体(13)另一侧顶部设置有菌液配送系统D，所述菌液配送系统D通过管道与接种机构B相连接，箱体(13)外侧设置有传动结构(20)，所述传动结构(20)包括第一电机(20A)、第二电机(20B)、第三电机(20C)及第四电机(20D)；
所述料仓A的顶部设置有仓盖(2)，料仓A的底部设有螺旋布料轴(4)，所述螺旋布料轴(4)的一端与传动结构(20)的第一电机(20A)的动力输出端相连接，螺旋布料轴(4)的另一端通过转轴固定于料仓A内侧壁上，螺旋布料轴(4)下方设有第一出料口(5)；
所述接种机构B的一端通过转轴与传动结构(20)的第二电机(20B)的动力输出端相连接，接种机构B的另一端通过转轴固定于箱体(13)内侧壁上；接种机构B外圈设置有定子(7)，定子(7)包裹着内圈的转子(6)；所述定子(7)上方设有与第一出料口(5)相配合的匀料口，定子(7)径向上与竖直方向夹角30°的位置设置有喷洒接种作业口，定子(7)正下方设有第二出料口(8)；
所述装料系统C包括箱体(13)底部设置的输送带(9)，所述输送带(9)的动力输入端与传动结构(20)的第三电机(20C)的动力输出端相连接，输送带(9)的上方放置有与第二出料口(8)相配合的接料盒(10)，输送带(9)行程末端设置有产品出口(12)；
所述菌液配送系统D包括设置于箱体(13)顶部的菌液箱(14)，菌液箱(14)顶部连接有泵(16)的入口端，泵(16)的出口端通过接种管道(17)在接种机构B的上方与喷头(19)相连接，喷头(19)上设置有与接种机构B的喷洒接种作业口相配合的喷洒罩(18)；
所述覆膜系统E为一端与传动结构(20)的第四电机(20D)动力输出端相连接，另一端固定连接于箱体(13)底部内侧壁的薄膜卷轴；
所述高压蒸汽输送系统包括仓盖(2)上设置的第一蒸汽管口(1)、菌液箱(14)一侧设置的第二蒸汽管口(15)及菌液箱(14)上方设置的第三蒸汽管口(22)，所述第一至第三蒸汽管口分别通过管道及蒸汽阀门连接至高压蒸汽管。
2.根据权利要求1所述的一种超净微生物接种装置，其特征在于：所述箱体(13)底部侧壁，输送带(9)的行程末端与产品出口(12)之间设置有单向逆止板闸(11)。
3.根据权利要求1所述的一种超净微生物接种装置，其特征在于：所述转子(6)表面设置有呈梯形螺旋状分布凹槽(21)。
4.根据权利要求1所述的一种超净微生物接种装置，其特征在于：所述转子(6)的旋转速度和喷头(19)的流量可根据喷洒密度调节。
5.根据权利要求3所述的一种超净微生物接种装置，其特征在于：所述梯形凹槽(21)在转子(6)表面呈螺旋15°-20°均匀分布。
6.根据权利要求1所述的一种超净微生物接种装置，其特征在于：所述输送带的(9)的传输速度可根据实际需要调节。
7.一种基于权利要求1至6任一装置的接种方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一：蒸汽灭菌阶段
将准备接种的物料放入料仓A，高压蒸汽由管道通过蒸汽阀口(1)进入料仓A，由蒸汽阀口(22)送入菌液箱(14)和蒸汽阀口(15)通入装置内部，在料仓A的仓壁(3)、仓盖(2)、菌液箱(14)和外壳(13)的约束下，形成105-130℃的高温蒸汽环境和条件，作业废蒸汽通过产品出口(12)排出，高压高温蒸汽不断导入，进行灭菌；
步骤二：喷雾接种阶段
将步骤一中经过料仓A高压蒸汽灭菌的待接种物料，通过料仓A底部的螺旋布料轴(4)的旋转，将待接种物料均匀的疏散分布，从出料口(5)落入在下方的转子(6)的凹槽(21)上，在接种转子(6)旋转带动下，把待接种物料带到定子(7)与喷洒罩(18)组成的喷雾接种作业面中；同时，菌液箱(14)的菌种悬液在泵(16)、菌液管道(17)和喷头(19)作用下，雾化成液滴，充入喷洒罩(18)，均匀落在作业面上，沾附在待接种物料表面，完成接种作业；实现喷雾接种和装料作业环节；
步骤三：装料防护阶段
接种转子(6)继续旋转，将接种物料带到定子(7)下部设置的出料口(8)，在重力作用下，落入输送机(9)上的装料容器(10)中，接种物料的装料容器(10)，在输送机的(9)的匀速缓慢移动，经过覆膜系统E作业区域，覆膜材料覆盖在接种物料的装料容器(10)上，继续运动从产品出口(12)排出。
8.根据权利要求7所述的接种方法，其特征在于：所述步骤一蒸汽灭菌阶段的高温蒸汽导入灭菌重复两次，每次高温蒸汽熏蒸不少于1小时。
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