CN1958779A - 一种固态发酵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于多种微生物规模化发酵的固态发酵装置。它包括主体框架，主体框架内设的1至多个发酵单元；其中的发酵单元由通气板及通气板间设置物料发酵袋构成。本发明结构简单、容易制作，在该装置的发酵单元内发酵能够有效地克服大容量固态发酵反应器中物料温度分布不均一、易感染杂菌、传质传热性差等缺陷。

Description

一种固态发酵装置

技术领域

本发明涉及一种固态发酵装置，特别是一种适用于多种微生物规模化发酵的固态发酵装置。

背景技术

所谓固态发酵是使微生物如真菌、酵母、细菌和放线菌在一定温、湿、气条件下利用固体基质进行生长的过程。固体发酵与液体发酵相比，由于设备投入少、管理要求低、工艺流程简单、原料来源广泛、能耗低等优点被广泛应用于食品、酶产品、医药、生物农药、生物肥料等领域。但固态发酵存在传热传质困难、手工操作多、劳动强度大、易感染杂菌和生产场所空间利用率低等问题，难以达到工业化规模生产的要求，严重影响固态发酵的广泛应用，其主要原因是目前的固态发酵反应器的设计水平相对滞后，不能满足发酵规模化的要求。

目前固态发酵装置种类较多，主要包括空气固体流化床生物反应器、填充床式生物反应器、转鼓式生物反应器、搅拌反应器、浅盘式生物反应器等五种形式。空气固体流化床生物反应器通过流体的上升运动使固体颗粒维持在悬浮状态进行反应，在反应器内固体颗粒可以和气体充分接触，也易控温、控湿，提高发酵效率，但设备昂贵、耗能高、装载率小，不能实现规模化发酵；填充床式生物反应器是静置式反应器，床层的底部到顶部产生温度梯度，因而受床层厚度制约而影响装载率，采用强制通风来扩散微生物产生的热量，使物料容易干燥、影响微生物生长；转鼓式生物反应器与搅拌反应器通过外壳散热，当大规模生产时热传递效率下降，同时在转动或搅拌过程中，剪切力会破坏正在生长的真菌菌丝结构，不适宜丝状真菌的发酵，大大限制了其使用范围；以多层浅盘为基础的固态发酵装置能在减少生产场地的基础上调节发酵物料的温、湿、气，但存在设备要求高、装载率低(一般在20％～40％)、设备昂贵和能耗大等问题使得该发酵设备难以广泛推广应用。

基于上述情况，现在国内主要还是采用传统开放式的浅盘、大池薄层发酵等形式，通过调节发酵室环境控制发酵，虽可以用于规模化生产，但该类反应器存在占用空间大、劳动力密集、温湿度控制困难和开放式生产易受杂菌感染，产品质量不稳定等缺点。设计一种可满足多种微生物大规模固态发酵的易控温控湿、防杂菌污染、能耗低的发酵装置是目前国内外固体发酵亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、制作容易，适合于多种微生物规模化发酵的固态发酵装置。

本发明的目的是这样实现的：一种固态发酵装置，其特征在于：它包括主体框架，主体框架内设的发酵单元；其中的发酵单元由通气板及通气板间设置物料发酵袋构成。

上述发酵单元的通气板为双层网状架或为两面有孔的中空板。这样可使得其间的发酵物料处于一种小环境中，也即整个发酵装置被通气板分割为小的独立空间，每两个相邻通气板中间的物料发酵袋为独立的发酵空间，发酵实质是在多个独立而封闭的固体发酵空间内发酵，这样便于调节温湿度和通气，以保证每个发酵单元处于最佳发酵状态，而且可有效控制杂菌污染，并保证固态发酵装置的装载率大于80％。

为了保护双层网状架或两面有孔的中空板在装载发酵物料后，不易被挤压变形，在双层网状架的层与层之间、或中空板的板与板间设置有加强筋。

为了简化结构，便于根据发酵物料、菌株等变化调节发酵单元的厚度，在上述主体框架的上、下横梁上对应设置若干安装孔，上述发酵单元的网状架或中空板上下有固定柱伸至前述安装孔内固定。当然，欲将发酵单元固设于主体框架上还有许多其他方式，这对于本领域的技术人员都不难想到，在这也就不再详述。

上述物料发酵袋为微孔透气袋，微孔直径介于0.01～5.0μm。它采用微孔透气材料制作而成，具有防菌、防水、透气性能，可防杂菌污染、便于传质传热。

上述主体框架的前面与后面均安装一面板，前面板上设置进风口，后面板设置出风口，两侧面安装网板。把这些装载有若干发酵单元的主体框架放置于一个大环境中，需通过通风、加湿装置及其它控制装置对其进行控温、控湿、通气，对其整个大环境的温湿度无严格要求。也可以将装载有若干个发酵单元的主体框架四周外套包装膜，使发酵装置自成一个独立的环境，再在包装膜上设置进风口，与风机的出风口相通，进风口的对应面的包装膜上设置出风口，向其中通风通湿，这样有针对性地对每个发酵装置进行温度、湿度、通风调节。

综上所述，本发明结构简单，制作容易，采用单元控制发酵、易于放大，可有效地克服了大容量固态发酵反应器中物料温度分布不均一，易感染杂菌和发酵热扩散慢等缺陷。具体地说，本发明具有以下优点；

1、适用范围广。它可根据不同物料性质和不同微生物发酵特性调节发酵单元厚度，使其发酵热的产生与散热达到平衡，特别适用于各种固体物料进行细菌、真菌等微生物固体发酵。

2、能有效地防止杂菌污染。微生物在微孔透气材料形成的密封环境内静止发酵，微孔直径在0.01～5.0μm内，既可有效地防止杂菌的进入，又能有效地与外界发生气体交换(通气、通湿)。

3、本发明占地面积小，适宜于规模化生产，其装载率大于80％，大大地减少固体发酵占地面积。

4、本发明能耗小，制作容易。它在发酵过程中，仅通过通风与加湿调节通气板内的小环境，不需严格控制发酵大环境；而且可以原位干燥，在发酵物料干燥期间不出料，只需让风机处于常开状态，可在发酵装置内直接干燥。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述，但本发明并不仅限于此。

图1、本发明实施例的结构示意图；

图2、本发明实施例的外观图。

具体实施方式

实施例1：一种固态发酵装置，其特征在于：它包括主体框架1，主体框架1内设的发酵单元；其中的发酵单元由通气板2及通气板2间设置物料发酵袋3构成。

从图中还可以看出：本例所采用的发酵单元的通气板2为双层网状架；所述双层网状架的层与层之间设置有加强筋2a。

上述主体框架1的上横梁1a和下横梁1b上对应设置安装孔1c，发酵单元的网状架上下有固定柱伸至所述安装孔1c内固定。

本例中的物料发酵袋3为微孔透气袋，微孔直径介于0.01～5.0μm。

结合图1和图2，本发明的主体框架1的前面与后面均安装一面板，前面板上设置进风口4，后面板设置出风口5，两侧面安装网板6。这样可把这些装载有若干发酵单元的主体框架放置于一个大环境中使用。

当然，本发明的主体框架1也可整体外套包装膜，包装膜上设置进风口4与风机的出风口相通，进风口的对应面的包装膜上设置出风口5。将装载有若干个发酵单元的主体框架四周外套包装膜，可使发酵装置自成一个相对独立的环境，再向其中通风，这样有针对性地对每个发酵装置进行温度、湿度、通风调节。

Claims (7)

1、一种固态发酵装置，其特征在于：它包括主体框架(1)，主体框架(1)内设的发酵单元；其中的发酵单元由通气板(2)及通气板(2)间设置物料发酵袋(3)构成。

2、如权利要求1所述的固态发酵装置，其特征在于：所述发酵单元的通气板(2)为双层网状架或为两面有孔的中空板。

3、如权利要求2所述的固态发酵装置，其特征在于：所述双层网状架的层与层之间、所述中空板的板与板间设置有加强筋(2a)。

4、如权利要求1所述的固态发酵装置，其特征在于：所述主体框架(1)的上横梁(1a)和下横梁(1b)上对应设置安装孔(1c)，所述发酵单元的网状架或中空板上下有固定柱伸至所述安装孔(1c)内固定。

5、如权利要求1所述的固态发酵装置，其特征在于：所述物料发酵袋(3)为微孔透气袋，微孔直径介于0.01～5.0μm。

6、如权利要求1或4所述的固态发酵装置，其特征在于：所述主体框架(1)的前面与后面均安装一面板，前面板上设置进风口(4)，后面板设置出风口(5)，两侧面安装网板(6)。

7、如权利要求1或4所述的固态发酵装置，其特征在于：所述主体框架(1)外套包装膜，包装膜上设置进风口(4)与风机的出风口相通；进风口的对应面的包装膜上设置出风口(5)。