CN114686381A - 一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺及其发酵接种装置 - Google Patents

一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺及其发酵接种装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺及其发酵接种装置，该发酵接种装置包括发酵罐体，所述发酵罐体上方设置搅拌器，所述搅拌器的轴从所述发酵罐体内顶部延伸至底部，所述发酵罐体底部设置的高压蒸汽入口和无菌冷空气入口通过所述轴的底端与其内部连通；所述轴的内部为中空，所述轴的周壁开设若干气孔。该发酵接种装置适用于上述真菌液体固体混合发酵工艺，其设备构造简单，有效的降低了生产的固体投入成本，且设备操作方便，自动化程度高，有效的提高了生产效率，具有技术实用性和创新性。

Description

一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺及其发酵接种 装置
技术领域
本发明涉及制备工艺技术领域，特别涉及一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺及其发酵接种装置。
背景技术
目前，生物农药中大多属于真菌类生物农药。通常农业上使用这些真菌的孢子作物农药的有效成分。由于真菌孢子与细菌如芽孢杆菌孢子不同，液体发酵的真菌孢子不耐储存，存在保质期短的缺陷，限制了其在农业生产上的应用。所以真菌孢子的生产不适合采用液体深层发酵的方式。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述不足，提供一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺及其发酵接种装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)选择菌种，在液体发酵罐中进行深层发酵，到达对数生长期的液体发酵菌液作为液体菌种；
(2)将麸皮与谷壳或玉米粉按重量比2～1:1混合均匀得到混合物料，再加入水混合均匀，水与所述混合物料的重量比为2～1:3～5；维持气压为0.1MPa，温度为121℃，灭菌30分钟，得到灭菌固体物料；
(3)灭菌后，将所述灭菌固体物料冷却至28℃时，将所述液体菌种与冷却后的所述灭菌固体物料混合均匀，得到发酵固体物料；所述液体菌种与冷却后的所述灭菌固体物料的体积比为1:5；
(4)将所述发酵固体物料转送到温度为28℃，相对湿度为90％的发酵房间进行固体发酵。
一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，该发酵接种装置包括发酵罐体，所述发酵罐体上方设置搅拌器，所述搅拌器的轴从所述发酵罐体内顶部延伸至底部，所述发酵罐体底部设置的高压蒸汽入口和无菌冷空气入口通过所述轴的底端与其内部连通；所述轴的内部为中空，所述轴的周壁开设若干气孔。
进一步的，所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，所述轴的中下部和下部设置至少两个搅拌桨。
进一步的，所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，所述发酵罐体的一侧设置预混固体料槽，输料绞龙的下端伸入所述预混固体料槽，所述输料绞龙的上端开口连通至所述发酵罐体的固体物料进料入口。
进一步的，所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，所述预混固体料槽内设置搅拌装置。
进一步的，所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，所述发酵罐体顶部设置液体菌液入口和水与液体物料入口，所述液体菌液入口和所述水与液体物料入口通过液体进料口连通至所述发酵罐体内。
进一步的，所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，所述液体菌液入口连通液体发酵罐。
进一步的，所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，所述发酵罐体设置出气口。
进一步的，所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，所述发酵罐体上设置视窗，所述发酵罐体内设置热电偶温度计和压力计。
进一步的，所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，所述发酵罐体底部设置出料口，所述出料口下方设置自动传送带。
本发明的优点与效果是：
1.本发明提供的真菌液体固体混合发酵工艺适用于生产真菌孢子，其使用通常的液体深层发酵方式发酵真菌菌丝体和液体孢子，作为固体发酵的接种菌液。然后将该接种菌液和灭菌的真菌固体发酵培养基进行混合。之后使用固体发酵方式，如浅盘发酵，发酵槽发酵等，进行固体发酵。真菌固体发酵产生真菌孢子，分离收集固体发酵后的真菌孢子，得到真菌孢子产品。
2.本发明提供的发酵接种装置适用于上述真菌液体固体混合发酵工艺，其设备构造简单，有效的降低了生产的固体投入成本，且设备操作方便，自动化程度高，有效的提高了生产效率，具有技术实用性和创新性。
附图说明
图1示出本发明提供的发酵接种装置的结构示意图。
附图标记说明：液体菌液入口1，水与液体物料入口2，出气口3，液体进料口4，视窗5，热电偶温度计6，搅拌器7，压力计8，绞龙电机9，上端开口10，固体物料进料入口11，输料绞龙12，气孔13，搅拌桨14，发酵罐体15，出料口16，支架17，高压蒸汽入口18，无菌冷空气入口19，预混固体料槽20，自动传送带21。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：
在本发明的描述中，需要理解的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺，其包括以下步骤：
(1)选择菌种，在普通的液体发酵罐中进行深层发酵，具体发酵时间约72小时，到达对数生长期的液体发酵菌液作为液体菌种；
(2)将麸皮与谷壳或玉米粉按重量比2～1:1混合均匀得到混合物料，在搅拌状态下，再加入水(可以是自来水)混合均匀，水与混合物料的重量比为2～1:3～5；保持慢速搅拌，维持气压为0.1MPa，温度为121℃，灭菌30分钟，得到灭菌固体物料；
(3)灭菌后，在搅拌状态下，将灭菌固体物料冷却至28℃时，将液体菌种与冷却后的灭菌固体物料混合均匀，得到发酵固体物料；搅拌时间约为30分钟，液体菌种与冷却后的所述灭菌固体物料的体积比为1:5；
(4)将发酵固体物料转送到温度为28℃，相对湿度为90％的发酵房间进行固体发酵。
图1示出本发明提供的实施上述混合发酵工艺的发酵接种装置的结构示意图。该发酵接种装置包括发酵罐体15，发酵罐体15上方设置搅拌器7，搅拌器7的轴从发酵罐体15内顶部延伸至其底部。发酵罐体15底部设置的高压蒸汽入口18和无菌冷空气入口19通过轴的底端与其内部连通。轴的内部为中空，轴的周壁开设若干气孔13。具体的是，高压蒸汽入口18和无菌冷空气入口19可共用同一管路连通至轴的中空内部，高压蒸汽或无菌冷空气依次通过管路和轴从气孔13进入发酵罐体15内。轴的上端连接搅拌器7，搅拌器7带动轴转动；轴的下端直接或间接地连接管路，轴不带动管路转动，但管路可限制轴的水平位移。轴和管路的连接方式可以是套接或其他可以使二者内部连通但不影响轴转动的连接方式。轴的中下部和下部设置至少两个搅拌桨14，以提高搅拌效率。
发酵罐体15的一侧还可设置预混固体料槽20，输料绞龙12的下端伸入预混固体料槽20内，具有一定的混合物料功能，输料绞龙12的上端开口10连通至发酵罐体15的固体物料进料入口11。在预混固体料槽20内混合后的固体混合物料可通过输料绞龙12、固体物料进料入口11直接进入发酵罐体15内。预混固体料槽20内可以设置搅拌装置(图中未示出)，进一步提高物料的混合均匀度。
发酵罐体15顶部设置液体菌液入口1和水与液体物料入口2，液体菌液入口1和水与液体物料入口2通过液体进料口4连通至发酵罐体15内。液体菌液入口1可连通液体发酵罐，菌种在液体发酵罐中进行深层发酵后，可直接从液体菌液入口1进入发酵罐体15内。发酵罐体15上端设置出气口3，出气口3的数量可以是多个。发酵罐体15上还设置视窗5，视窗5的数量可以是多个，用于多角度观察发酵罐体内状态及发酵程度等。发酵罐体15还内设置热电偶温度计6和压力计8，用于测定发酵罐体内温度值和压力值。
发酵罐体15可通过支架17固定在地面上。发酵罐体15的底部设置出料口16，出料口16的下方设置自动传送带21，用于传送接种后的发酵固体物料。
实施例子1：
白僵菌在普通的液体发酵罐中进行深层发酵，发酵约72小时，到达对数生长期的液体发酵菌液作为白僵菌液体菌种。将液体发酵罐与本发明提供的发酵接种装置的液体菌液入口1连接。
将麸皮与谷壳重量比约2:1在预混固体槽20中混合，可以在预混固体槽20中加入搅拌设备，将将麸皮与谷壳混合均匀。然后打开绞龙电机9，将麸皮与谷壳的混合物料通过绞龙12从绞龙的上端开口10经固体物料进料入口11进入发酵罐体15内。加完麸皮与谷壳的混合物料后，将固体物料进料入口11盖上盖子封闭。
开启搅拌器7，搅拌器带动搅拌桨14，在搅拌状态下，开启水与液体物料入口2，将待加入的自来水通过液体进料口4加入到麸皮与谷壳的混合物料中。加入的自来水与麸皮与谷壳的混合物料的重量比为4:6。加完自来水后，关闭水与液体物料入口2。
此时，开启出气口3，开启高压蒸汽入口18，将锅炉中的高压水蒸汽通过高压蒸汽入口18，通过搅拌器轴上的气孔13进入发酵罐体15内。此时保持搅拌器慢速搅动。待高压蒸汽逐渐充满发酵罐体15，冷空气从出气口3中充分排出后。关闭出气口3。继续通入高压蒸汽，使得压力计8中显示气压为0.1MPa，热电偶温度计显示温度为121℃时，关小高压蒸汽，通过阀门调节通入蒸汽量，维持该温度和压力，灭菌30分钟。物料状态可以通过视窗5观察。
灭菌结束后，关闭高压蒸汽入口18，同时打开出气口3，开启搅拌器7，从无菌冷空气入口19中通入滤菌的无菌冷空气，无菌冷空气通过搅拌器轴上开孔13通入发酵罐体15的灭菌固体物料中。冷却固体物料。通过热电偶温度计6观察物料温度，待物料温度冷却至28℃，关闭无菌冷空气入口19。此时，通过液体菌液入口1，将连接的液体发酵罐中的白僵菌液体菌种，通过液体物料进口4进入发酵罐体15中。白僵菌液体菌种与固体物料的体积比约为1:5。保持搅拌器7搅拌，将白僵菌液体菌种与灭菌冷却后的固体物料充分混合均匀，作为发酵固体料。搅拌时间约为30分钟。
打开出料口16，将消毒过的浅盘放在自动传送带21上，发酵固体物料从出料口16卸入浅盘中。可以通过搅拌器7的搅拌速度控制发酵固体物料的卸料速度。将装有发酵固体物料的浅盘运送到相应的发酵房间进行控温度控湿度的固体发酵。固体发酵温度为28℃，相对湿度为90％。
本发明提供的发酵接种装置将固体物料和水在高压蒸汽下进行灭菌，有效的杀死了固体物料和水中的杂菌微生物，之后接入处于对数生长期的白僵菌液体菌种，使得接入的白僵菌液体菌种和固体物料的体积比为1:5，使得与固体物料充分混合均匀。转入浅盘后白僵菌可以快速发酵，发酵物料基本没有杂菌污染，满足真菌类生物农药白僵菌孢子的生产需要。
实施例子2
淡紫拟青霉在普通的液体发酵罐中进行深层发酵，发酵约72小时，到达对数生长期的液体发酵菌液作为淡紫拟青霉液体菌种。将该液体发酵罐与本原位灭菌的真菌液体固体混合发酵接种装置的液体菌液入口1连接。
将麸皮与玉米粉重量比约2:1在预混固体槽20中混合，可以在预混固体槽20中加入搅拌设备，将将麸皮与玉米粉混合均匀。然后打开绞龙电机9，将麸皮与玉米粉的混合物料通过绞龙12从绞龙上端开口10经固体物料进料入口11进入发酵罐体15内。加完麸皮与玉米粉的混合物料后，将固体物料进料入口11盖上盖子封闭。
开启搅拌器7，搅拌器带动搅拌桨14，在搅拌状态下，开启水与液体物料入口2，将待加入的自来水通过液体进料口4加入到麸皮与玉米粉的混合物料中。加入的自来水与麸皮与玉米粉的混合物料的重量比为1:3。加完自来水后，关闭水与液体物料入口2。
此时开启出气口3，开启高压蒸汽入口18，将锅炉中的高压水蒸汽通过高压蒸汽入口18，通过搅拌器轴上的气孔13进入发酵罐体15内。此时保持搅拌机慢速搅动。待高压蒸汽逐渐充满发酵罐体15，冷空气从出气口3中充分排出后。关闭出气口3。继续通入高压蒸汽，使得压力计8中显示气压为0.1MPa,热电偶温度计显示温度为121℃时，关小高压蒸汽，通过阀门调节通入蒸汽量，维持该温度和压力，灭菌30分钟。物料状态可以通过视窗5观察。
灭菌结束后，关闭高压蒸汽入口18，同时打开出气口3，开启搅拌器7，从无菌冷空气入口19中通入滤菌的无菌冷空气，无菌冷空气通过搅拌器轴上开孔13通入罐体15的灭菌固体物料中。冷却固体物料。通过热电偶温度计6观察物料温度，待物料温度冷却至28℃，关闭无菌冷空气入口19。此时，通过液体菌液入口1，将连接的液体发酵罐中的淡紫拟青霉液体菌种，通过液体物料进口4进入发酵罐体15中。淡紫拟青霉液体菌种与固体物料的体积比约为1:5。保持搅拌器7搅拌，将淡紫拟青霉液体菌种与灭菌冷却后的固体物料充分混合均匀，为发酵固体料。搅拌时间约为30分钟。
打开出料口16。将消毒过的浅盘放在自动传送带21上，发酵固体物料从出料口16卸入浅盘中。可以通过搅拌器7的搅拌速度控制发酵固体料的卸料速度。将装有发酵固体料的浅盘运送到相应的发酵房间进行控温度控湿度的固体发酵。固体发酵温度为28℃，相对湿度为90％。
本发明提供的发酵接种装置将固体物料和水在高压蒸汽下进行灭菌，有效的杀死了固体物料和水中的杂菌微生物，之后接入处于对数生长期的淡紫拟青霉液体菌种，使得接入的淡紫拟青霉液体菌种和固体物料的体积比为1:5，使得与固体物料充分混合均匀。转入浅盘后淡紫拟青霉可以快速发酵，发酵物料基本没有杂菌污染，满足真菌类生物农药淡紫拟青霉孢子的生产需要。
实施例子3
木霉菌在普通的液体发酵罐中进行深层发酵，发酵约72小时，到达对数生长期的液体发酵菌液作为木霉菌液体菌种。将该液体发酵罐与本原位灭菌的真菌液体固体混合发酵接种装置的液体菌液入口1连接。
将麸皮与谷壳重量比约1:1在预混固体槽20中混合，可以在预混固体槽20中加入搅拌设备，将将麸皮与谷壳混合均匀。然后打开绞龙电机9，将麸皮与谷壳的混合物料通过绞龙12从绞龙上端开口10经固体物料进料入口11进入发酵罐体15内。加完麸皮与谷壳的混合物料后，将固体物料进料入口11盖上盖子封闭。
开启搅拌器7，搅拌器带动搅拌桨14，在搅拌状态下，开启水与液体物料入口2，将待加入的自来水通过液体进料口4加入到麸皮与谷壳的混合物料中。加入的自来水与麸皮与谷壳的混合物料的重量比为2:5。加完自来水后，关闭水与液体物料入口2。
此时开启出气口3，开启高压蒸汽入口18，将锅炉中的高压水蒸汽通过高压蒸汽入口18，通过搅拌器轴上的气孔13进入发酵罐体15内。此时保持搅拌机慢速搅动。待高压蒸汽逐渐充满发酵罐体15，冷空气从出气口3中充分排出后。关闭出气口3。继续通入高压蒸汽，使得压力计8中显示气压为0.1MPa,热电偶温度计显示温度为121℃时，关小高压蒸汽，通过阀门调节通入蒸汽量，维持该温度和压力，灭菌30分钟。物料状态可以通过视窗5观察。
灭菌结束后，关闭高压蒸汽入口18，同时打开出气口3，开启搅拌器7，从无菌冷空气入口19中通入滤菌的无菌冷空气，无菌冷空气通过搅拌器轴上开孔13通入罐体15的灭菌固体物料中。冷却固体物料。通过热电偶温度计6观察物料温度，待物料温度冷却至28℃，关闭无菌冷空气入口19。此时，通过液体菌液入口1，将连接的液体发酵罐中的木霉菌液体菌种，通过液体物料进口4进入发酵罐体15中。木霉菌液体菌种与固体物料的体积比约为1:5。保持搅拌器7搅拌，将木霉菌液体菌种与灭菌冷却后的固体物料充分混合均匀，为发酵固体料。搅拌时间约为30分钟。
打开出料口16。将消毒过的浅盘放在自动传送带21上，发酵固体物料从出料口16卸入浅盘中。可以通过搅拌器7的搅拌速度控制发酵固体料的卸料速度。将装有发酵固体料的浅盘运送到相应的发酵房间进行控温度控湿度的固体发酵。固体发酵温度为28℃，相对湿度为90％。
本发明提供的发酵接种装置将固体物料和水在高压蒸汽下进行灭菌，有效的杀死了固体物料和水中的杂菌微生物，之后接入处于对数生长期的木霉菌液体菌种，使得接入的木霉菌液体菌种和固体物料的体积比为1:5，使得与固体物料充分混合均匀。转入浅盘后木霉菌可以快速发酵，发酵物料基本没有杂菌污染，满足真菌类生物农药木霉菌孢子的生产需要。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，并非用来限定本发明的实施范围。但凡在本发明的保护范围内所做的等效变化及修饰，皆应认为落入了本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
(1)选择菌种，在液体发酵罐中进行深层发酵，到达对数生长期的液体发酵菌液作为液体菌种；
(2)将麸皮与谷壳或玉米粉按重量比2～1:1混合均匀得到混合物料，再加入水混合均匀，水与所述混合物料的重量比为2～1:3～5；维持气压为0.1MPa，温度为121℃，灭菌30分钟，得到灭菌固体物料；
(3)灭菌后，将所述灭菌固体物料冷却至28℃时，将所述液体菌种与冷却后的所述灭菌固体物料混合均匀，得到发酵固体物料；所述液体菌种与冷却后的所述灭菌固体物料的体积比为1:5；
(4)将所述发酵固体物料转送到温度为28℃，相对湿度为90％的发酵房间进行固体发酵。
2.一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，其特征在于，该发酵接种装置包括发酵罐体(15)，所述发酵罐体(15)上方设置搅拌器(7)，所述搅拌器(7)的轴从所述发酵罐体(15)内顶部延伸至底部，所述发酵罐体(15)底部设置的高压蒸汽入口(18)和无菌冷空气入口(19)通过所述轴的底端与其内部连通；所述轴的内部为中空，所述轴的周壁开设若干气孔(13)。
3.根据权利要求2所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，其特征在于，所述轴的中下部和下部设置至少两个搅拌桨(14)。
4.根据权利要求2所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，其特征在于，所述发酵罐体(15)的一侧设置预混固体料槽(20)，输料绞龙(12)的下端伸入所述预混固体料槽(20)，所述输料绞龙(12)的上端开口(10)连通至所述发酵罐体(15)的固体物料进料入口(11)。
5.根据权利要求4所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，其特征在于，所述预混固体料槽(20)内设置搅拌装置。
6.根据权利要求2所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，其特征在于，所述发酵罐体(15)顶部设置液体菌液入口(1)和水与液体物料入口(2)，所述液体菌液入口(1)和所述水与液体物料入口(2)通过液体进料口(4)连通至所述发酵罐体(15)内。
7.根据权利要求6所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，其特征在于，所述液体菌液入口(1)连通液体发酵罐。
8.根据权利要求2所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，其特征在于，所述发酵罐体(15)设置出气口(3)。
9.根据权利要求2所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，其特征在于，所述发酵罐体(15)上设置视窗(5)，所述发酵罐体(15)内设置热电偶温度计(6)和压力计(8)。
10.根据权利要求2所述的一种原位灭菌的真菌液体固体混合发酵工艺的发酵接种装置，其特征在于，所述发酵罐体(15)底部设置出料口(16)，所述出料口(16)下方设置自动传送带(21)。
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