TWI431115B - Beneficial fungi solid state fermentation precision monitoring equipment - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種有益真菌固態發酵精密監控設備，尤指一種以環境控制模組對氣密腔室提供包括溫度及濕度、風速以及氣體成份進行調節，俾能提供有利於培養基質發酵與乾燥的密閉環境空間者。
按習知微生物技術中，可利用有益的真菌微生物，使受質發酵而產生對應的酵素，進而可應用於各種技術領域。例如以木料作為受質，並使用木黴菌(Trichoderma spp.)進行發酵所產生之纖維酵素可用於纖維染整。以牧草作為受質，並以木黴菌進行發酵所產生之酵素則可應牧草處理以增加乳牛泌乳量。而利用黑殭菌則可建立微生物殺蟲劑，以應用於生物農藥。
再者，目前所知微生物發酵的方式有液態發酵法及固態發酵法，其中固態發酵法具有產量高、成本低，故大多數業者都採用固態發酵法。目前國內外固體發酵技術因菌株不同，難以有統一之技術，以固體發酵機培養木黴菌的研究結果發現，培養基質的厚度及培養環境的濕度為發酵成功與否的至要關鍵，當發酵槽內部相對濕度高、含水量高時，因無法排除多餘水分，菌種產孢不完全，培養基質的厚度過高，即使在發酵槽內部送入空氣，木黴菌仍會因為氧氣量不及而發育不良，由於試量產與工業生產等級之固態發酵槽構造較為複雜的緣故，所以在將產量放大時，會有熱移除困難、菌絲易受機械攪拌破壞、必須減少人為汙染，品質才可以標準化、量化生產以及人力成本考量等缺失產生。
依據目前所知習用的固體發酵技術大致可分為下列幾種方式：
(1)太空包：其係為目前最廣為普及的培養技術，但是其仍然以人工培養方式為主，不但耗費人力，生產量也受到一定限制，太空包的容量為視袋體大小而定，袋子愈大通氣量愈差，產量約為1kg，產量若為2公斤以上則會因為厚度的關係而無法生長。太空包攪拌方式則是以人工翻動(一天約一次)為主。濕度控制方面則利用出口處排出多餘水分，因此，愈大包裝排水愈不易。太空包滅菌方式則是以人工分裝至太空包後滅菌培養溫度，且1公斤以上容易產生發酵熱。而接種方式則是採用搖動均勻的方式來接種真菌。
上述習用結構雖然具有於生產過程較不易污染，且施以小包裝接種較易均勻之優點，惟，仍然具有生產過程較耗費人力、生產量受到限制以及大量生產散熱勿易等缺失的產生。
(2)直立式發酵槽：其產量約100kg(受限於培養基質厚度)，攪拌方式為機器上下翻堆的方式，濕度控制則以噴霧加水來控制，且底層具有排水裝置，因而水分較易流失。滅菌方式則以蒸氣濕式滅菌，由於水分不會堆積，所以滅過菌基質含水量低。培養溫度係以冷空氣注入方式來控溫，於接種真菌時會使邊緣較不易均勻的現象產生。
上述習用結構之代表性專利前案如本國專利第M350554號『通濕氣恆溫固態發酵槽』、第M313678號『非固定式固態發酵裝置』以及中國大陸新型專利第CN2440819Y『平床式生物深層固態發酵反應裝置』，該等習用結構雖然具有恆濕、溫等自動調節設備、具有排水設備以避免滅菌及培養過程中基質糊化以及可以降低發酵溫度等優點，惟，其仍然有水份容易散失、培養過程需補充水分、且接種較不易均勻以及大量培養受到培養基質厚度的限制等諸多缺失的產生。
(3)臥式發酵槽：其產量約300公斤，無排水設備，培養後期會因太過潮濕而無法產孢，攪拌方式為360度旋轉式機器翻堆，濕度控制則以噴霧加水控制方式為之，由於無排水裝置的緣故，所以水分不易排出，滅菌方式則是以蒸氣濕式來滅菌，所以水分易留在槽體內，因此，滅菌時注意基質糊化情形，培養溫度則以冷空氣注入方式來控溫，於接種真菌時會使邊緣較不易均勻的現象產生。
上述習用結構之代表性專利前案如本國專利第M364709號『微生物培養設備』，該習用結構雖然具有恆濕、溫等之自動控制設備及360度旋轉式機器翻堆等功能，因而具有水分不易散失、攪拌較為均勻以及原地滅菌等優點，惟，其並無排水設備，所以基質會在滅菌及培養過程中糊化，而且槽體因為無法排水而產生積水的情事。再者，該習用結構雖然設備比較成熟，在發酵過程中，滅菌、溫控、通氣、攪拌、加濕等操作相對容易，可以進行連續的工廠化生產，發酵原料體積最大可達到百噸級，但是卻不利於木黴菌產孢。
(4)盤式發酵：其容量視盤子大小而定，產量每盤約2公斤(盤子愈大產量愈高，解決厚度的問題，但較耗人力)，其培養基質厚度為薄層故不需翻動，濕度控制則以覆蓋塑膠袋或紗布防止水分散失，培養後期以人工翻動方式來排水。滅菌方式則是基質先滅菌，之後在無菌操作臺以人工方式將基質平舖在盤子上，且薄層發酵熱較易散失，其接種方式則以搖動均勻方式來接種真菌。
上述習用結構之代表性專利前案如本國專利第M53207號『量產固態發酵盤』所示，其係為目前所知最佳的木黴菌生產方法，係利用盤式的方式培養，不但可以克服培養基厚度所造成的發育問題，同時克服太空包生產產量受限的瓶頸，因而具有薄層不需要翻動、熱較易散失以及接種較為均勻等優點。惟，盤式發酵法仍有耗費人力問題而受到限制，而且無法原地滅菌，而且盤式發酵法大多未使用自動化生產監測監控系統，造成工人勞動強度大，滅菌困難、容易染菌、難於控制溫度以及濕度等製程上的諸多缺失產生。
另有一種習用結構如中國大陸專利第CN1212385C號『固態發酵罐』所示，其包含兩個可以透過空氣和水且疊層排列的支撐板模件，空氣和水無法從側面透過，培養基質設在支撐板模件上，在每個支撐板模件安裝一個冷卻裝置，發酵罐再以一蓋子關閉。
上述習用技術之中，雖然具有培養基質接種、自動冷卻及濕氣供應等功能，惟，其並無針對氣體成分如氧氣、酸鹼PH值及二氧化碳進行分析與回饋調節氣體成分等功能設置，加上該習用結構亦無照度控制之相關設置，因此，該習用結構較無法提供有利於培養基質生長的光照控制，以及有利於培養基質發酵與乾燥的密閉環境空間，故而該習用結構仍然有再改良的必要性。
本發明之主要目的，在於提供一種可以工業化量產的有益真菌固態發酵精密監控設備，並可藉由標準化的濕度、溫度、風速、氣體分析回饋、照度等監控，不僅使製程可以達到最佳化，而且有益真菌的發酵量產可以達到商業運轉的規模，因而具有發酵底物可以原位滅菌、無菌生產、整體控溫、加濕以及可以連續生產以實現工業化自動控制等特點。
為達上述功效本發明採用之技術手段係包括至少一發酵箱、一設置在發酵箱內的置放架、複數個用以裝填接種有益真菌之培養基質的淺盤、一環境監控模組、一空氣循環控制手段及一乾燥手段。置放架具有複數個上下排列的間隔層，每一間隔層置放一充填有培養基質的淺盤，使二上下相鄰淺盤具有供空氣流通的間隔，利用環境監控模組對發酵箱內部進行溫度及濕度之調節及監控，並利用空氣循環控制手段控制發酵箱內部之空氣循環流動，以確保內部之溫度及濕度均勻，且利用乾燥手段使完成發酵的培養基質再行乾燥，即可將將發酵及乾燥的培養基質自發酵箱取出以供粉碎及包裝，進而達到精密監控以提升發酵品質之目的。
請參看第一至三圖所示，由於固態發酵操作環境必須符合無塵無菌的條件，如此培養基質(20)的發酵品質方可達到符合要求的標準。本發明主要係為一種可以工業化量產的有益真菌固態發酵精密監控設備，藉由標準化的濕、溫度、風速、氣體成分、照度以及氣體分析及回饋等監控生產製程，不僅可以使得製程達到最佳化，而且有益真菌的發酵量產亦可以達到商業運轉的規模，因而具有發酵底物可以原位滅菌，通入無菌空氣，整體控溫、加濕，最重要的是可以進行連續生產、無菌生產，藉以實現工業化自動控制等特點。
請參看第一、二圖所示，為達成上述功效，本發明發基本技術特徵係包括至少一發酵箱(10)、一設置在發酵箱(10)內的置放架(12)、複數個用以裝填接種有益真菌之培養基質(20)的淺盤(21)、一環境監控模組(30)、一空氣循環控制手段(40)及一乾燥手段(41)。置放架(12)具有複數個上下排列的間隔層(120)，每一間隔層(120)置放一充填有培養基質的淺盤(21)，使二上下相鄰淺盤(21)具有供空氣流通的間隔，利用環境監控模組(30)對發酵箱(10)內部進行溫度及濕度之調節及監控，並利用空氣循環控制手段(40)控制發酵箱(10)內部之空氣循環流動，以確保內部之溫度及濕度均勻，且利用乾燥手段(41)使完成發酵的培養基質(20)再行乾燥，即可將將發酵及乾燥的培養基質(20)自發酵箱(10)取出以供粉碎及包裝，進而達到精密監控以提升發酵品質之目的。
請參看第一、三圖及第五圖所示，本發明有益真菌可以是一種木黴菌、白僵菌、黑僵菌、麴菌、紅槽菌或是冬蟲夏草，並將有益真菌之菌苗及基質(例如米)置入在液態發酵裝置(1a)中，以進行初步的發酵，再將稻穀放入一壓力鍋中進行蒸煮，再經發泡機(1b)冷卻後送至混合裝置(1c)中，以將上述菌苗及基質與稻穀做一混合接種，藉以生成一足量的培養基質(1a)。其中，為避免過度的攪拌導致抑制菌體生長和產孢等問題產生以及增加通氣效果，本發明培養基質(20)於淺盤(21)內的裝填厚度約為3~4公分。
再者，為確保氣密腔室(11)內的通氣循環效果，本發明可在氣密腔室(11)內設置空氣循環控制手段(40)，此空氣循環控制手段(40)的具體實施例可以是一種設循環風扇；而乾燥手段(41)的具體實施例可以是一種真空抽取設備或是冷凍設備，以對氣密腔室(11)內的培養基質(20)達到乾燥的效果。
請參看第一、六圖所示，本發明環境監控模組(30)主要係對發酵箱(10)之氣密腔室(11)內進行溫度、濕度、照度以及風速調節而設置，在培養基質(20)置入的前三天為發酵期間，氣密腔室(11)內的濕度必須調控在百分之50左右，但是後三天則為培養基質(20)的乾燥期間，所以必須將濕度調控在百分之12以下範圍。
請參看第一、六圖所示，由於培養基質(20)在發酵過程中會散發出熱量，所以發酵箱(10)內的溫度控制在約28~30度左右，為達上述溫度控制功效，環境監控模組(30)包含一用來感測氣密腔室(11)的溫度進而產生一溫度訊號的溫度感測器(310)、一用以將溫度訊號與預設溫度進行比對的溫度控制器(31)及一冷熱交換模組(32)，當溫度訊號低於預設溫度時，則由溫度控制器(31)驅動冷熱交換器(320)使氣密腔室(11)的溫度上升，當溫度訊號高於預設溫度時，則由溫度控制器(31)驅動冷熱交換器(320)使氣密腔室(11)的溫度下降。
上述具體實施例中，冷熱交換模組(32)包含一受溫度控制器(31)的控制以產生熱源或冷源的冷熱交換器(320)、一用以將熱源或冷源循環導引至氣密腔室(11)的風扇(321)、一供冷卻水注入的冷卻循環水槽(322)、一用以將冷卻循環水槽(322)之冷卻水輸送至冷熱交換器(320)中以進行冷卻循環的冷水管路(323)、一用以將冷熱交換器(320)中於冷卻循環中所排出之散熱水輸送至冷卻循環水槽(322)中排水管路(325)，及一設在冷水管路(423)中的冷水閥(424)，其可受溫度控制器(31)的控制以操控冷水管路(423)的通斷。
請參看第一、六圖所示，由於培養基質(20)前三天需在較高濕度的環境下發酵，所以在此期間發酵箱(10)之氣密腔室(11)內的濕度必須調控在百分之50左右的範圍，為達上述濕度調控功效，本發明係於氣密腔室(11)設有一入氣口(110)及一排氣口(111)。請參看第一圖所示，於一種具體實施例中，環境控制模組(30)更包含一用以感測氣密腔室(11)之濕度而產生一濕度訊號的濕度感測器(330)、一用以將溫度訊號與預設溫度進行比對運算的濕度控制器(33)、一用以製造濕氣的空氣加濕器(331)、一第一控制閥(334)、一空壓機(35)及一第二控制閥(335)，上述空氣加濕器(331)具有一入口(332)及一出口(333)，且空氣加濕器(331)係以一第一氣道(50)連通於氣密腔室(11)之入氣口(110)，而第一控制閥(334)係設在第一氣道(50)中，用以控制第一氣道(50)的通斷，空壓機(35)則以一第二氣道(51)連通於空氣加濕器(331)的入口(332)，用以壓縮空氣導入至第二氣道(51)中，第二控制閥(335)則設在第二氣道(51)中，用以控制第二氣道(51)的通斷，當濕度訊號低於預設濕度時，則由濕度控制器閥(33)開啟第一、第二控制閥(335)，並可藉由空壓機(35)產生氣流帶動下，使適量的濕氣由入氣口(110)進入至氣密腔室(11)內；反之當濕度訊號高於或等於預設濕度時，濕度控制器閥(33)則關閉第一、第二控制閥(335)。
請參看第一、六圖所示，由於培養基質(20)於氣密腔室(11)內在三天後則進入乾燥期間，在此期間培養基質(20)所需的濕度僅在百分之12以下的範圍，所以必須降低氣密腔室(11)內的濕度，基於上述具體實施例，第一氣道(50)與第二氣道(51)之間跨接連通有一第三氣道(52)，此第三氣道(52)中設有一用以控制第三氣道(52)通斷的第三控制閥(336)，並於鄰近空壓機(35)的第二氣道(51)中設有一用以調節第二氣道(51)與第三氣道(52)流量的熱質流量控制器(440)，並於排氣口(111)連通一第四氣道(53)，此第四氣道(53)末端連通於濕度感測器閥(330)之一感測入口(332)，因此，當濕度訊號高於或等於預設濕度且濕度控制器閥(33)則關閉第一、第二控制閥(335)時，由於空氣加濕器(331)的濕氣無法進入氣密腔室(11)的緣故，所以僅讓空壓機(35)壓縮的氣流由第三氣道(52)、第一氣道(50)而進入至氣密腔室(11)內，如此即可達到對氣密腔室(11)調節濕度之目的。
請參看第一圖所示，在培養基質(20)發酵的過程中，氣密腔室(11)內的酸鹼值PH需控制在5~7.5左右的範圍，於一種更為具體的實施例中，環境控制模組(30)更包含一用以對排出氣體中之氧O2
、二氧化碳CO2
以及酸鹼PH值等成份進行分析的氣體分析儀(34)，其具有一連通於該濕度感測器閥(330)之一感測出口(333)的感測入口(432)，當氣體成份異常時，氣體分析儀(34)則控制熱質流量控制器(440)來降低第二氣道(51)與第三氣道(52)的氣體流量。其中，介於空壓機(35)與熱質流量控制器(340)之間的第二氣道(51)中設有一用以調節第二氣道(51)與第三氣道(52)含氧量的氧/二氧化碳供應器，當二氧化碳CO2
過濃以致酸鹼PH值呈現酸性時，氣體分析儀(34)則控制氧/二氧化碳供應器輸送氧氣至第二氣道(51)與第三氣道(52)中，當氧氣過濃以致酸鹼PH值呈現鹼性時，氣體分析儀(34)則控制氧/二氧化碳供應器輸送二氧化碳至第二氣道(51)與第三氣道(52)中。
請參看第一圖所示，由於氣密腔室(11)的照度係依據菌種的受光特性來做調節，在一般的情況下本發明將照渡調節在250lux、120D/N左右，為達上述照度控制功效，本發明照光控制裝置(36)係包含至少一設在發酵箱(10)之氣密腔室(11)內的燈具(360)、一用以偵測氣密腔室(11)內之照度狀態的照度計(362)，及一用以將照度狀態與預設照度進行比對以調節燈具(360)照度的照光控制器(361)，於一種較佳實施例中，係於置放架(12)上之每一間隔層(120)設置燈具(360)，藉以提供較佳的照度調控。
請參看第四、六圖所示，為達到生產自動化以節省人力之目的，本發明更包含一取送手段(60)，本發明取送手段(60)之具體實施例，包含有一導軌式縱移手段、一導軌式橫移手段、一升降手段、一旋轉手段及一抓取手段。導軌式縱移手段先使取送手段(70)移至欲裝填的發酵箱(10)。再依序進行以下各步驟：(a)以抓取手段抓取第二輸送裝置(30)送來的淺盤(21)；(b)以升降手段驅使旋轉手段、抓取手段連同淺盤(21)升降；(c)導軌式橫移手段驅使升降手段、旋轉手段、抓取手段連同淺盤(21)橫移，進而將淺盤(21)送入發酵箱(10)內的其中一層。藉由重複前述步驟(a)至(c)，便可將數個淺盤(21)依序置入發酵箱(10)內各層。而後再以導軌式縱移手段使取送手段再移至另一發酵箱前，並進行重複前述步驟(a)至(c)的程序，即可將每一發酵箱都置滿淺盤(21)以進行發酵。本實施例中，加設有旋轉手段，主要是因應第二輸送裝置(30)兩側都設有發酵箱(10)時，完成一側的發酵箱(10)填裝淺盤(21)後，導軌式縱移手段仍不作動，只是利用旋轉手段將抓取手段旋轉一百八十度，再依前述步驟(a)至(c)的程序，即可將另一側的發酵箱(10)都置滿淺盤(21)以進行發酵。
本發明取送手段的一種更具體實施方式，導軌式縱移手段係包括有二條平行並置的縱軌(61)，二縱軌(61)係沿著一輸送裝置(80)路徑而架設，並位於第二輸送裝置(80)的上方，而導軌式橫移手段包括有一橫軌(62)，橫軌(62)兩端分別利用一縱移驅動手段(620)而搭接在二縱軌(61)上，藉縱移驅動手段(620)可使橫軌(62)得以沿著縱軌(61)做縱向的位移(其原理如同工廠中所使用的所謂天車)，升降手段(63)包含一升降桿組(631)、一使升降桿組(631)頂端搭接於橫軌(62)上的橫移驅動手段(630)及一用以使升降桿組(631)底端升降的升降驅動手段(637)(其原理如同電螺桿)，升降桿組(631)底端連接旋轉手段(632)，藉橫移驅動手段(630)使升降桿組(631)可沿著橫軌(62)做橫向位移，同時使旋轉手段(632)沿著橫軌(62)做橫向位移，此旋轉手段(632)包含一固定在升降桿組(631)底端的固定盤(633)、一可轉動的設在固定盤(633)的轉盤(634)、一可驅動該轉盤(634)相對固定盤(633)旋轉的旋轉驅動手段(638)，抓取手段包括有一連接在轉盤(634)的延伸臂(635)，及至少一設在延伸臂(635)上的夾爪(636)，夾爪(636)用以抓取該淺盤(21)至發酵箱(10)置放。
請參看第一圖所示，為達到攪拌培養基質(20)目的，本發明更包含一用以對各階層之間隔層(120)上之培養基質(20)進行攪拌的攪拌手段(70)，其包含一攪拌控制器(71)，用以控制攪拌手段(70)啟動時機以及攪拌速率，其中攪拌手段(70)的具體實施例可以是一種與淺盤(21)連接的震動式馬達，藉由馬達使淺盤(21)震動以達到適時翻動培養基質(20)之目的。
請參看第一圖所示，由於培養基質(20)在發酵過程中會散發出熱量，所以氣密腔室(11)的溫度訊號高於預設溫度(約28~30度左右)時，則由溫度控制器(31)驅動冷熱交換器(320)使氣密腔室(11)的溫度上升；反之，當遇上氣溫驟降使得氣密腔室(11)內之溫度低於預設溫度時，溫度控制器(31)則驅動冷熱交換器(320)使氣密腔室(11)的溫度上升。
請參看第一圖所示，由於氣密腔室(11)在發酵乾乾燥三天內的濕度必須調控在百分之50左右的範圍，而在三天後濕度則須調控在百分之12以下範圍的緣故，且濕度攸關培養基質(20)發酵成功與否的關鍵，所以氣密腔室(11)的濕度控制顯得格外重要，當濕度訊號低於預設濕度時，濕度控制器閥(33)則開啟第一、第二控制閥(335)，並可藉由空壓機(35)產生氣流帶動下，使適量的濕氣由第一氣道(50)經入氣口(110)而進入至氣密腔室(11)內；反之當濕度訊號高於或等於預設濕度時，濕度控制器閥(33)則關閉第一、第二控制閥(335)，僅讓空壓機(35)壓縮的氣流由第三氣道(52)、第一氣道(50)而進入至氣密腔室(11)內，讓濕氣無法進入至氣密腔室(11)內，如此即可對氣密腔室(11)進行調節濕度。
請參看第一圖所示，由於本發明具有一可以針對培養基質(20)於發酵過程所排放之氣體進行監測的氣體分析儀(34)，其中監測項目包括氧O2
、二氧化碳CO2
以及酸鹼PH值等，並可依據分析結果來調控通過熱質流量控制器(340)的氣流，亦即可用以調節第二氣道(51)與第三氣道(52)的空氣流量，如此即可達到風速調控之目的，而可將無菌空氣導入至氣密腔室(11)內，藉以中和氣密腔室(11)內的氣體成分。
請參看第一圖所示，當氣體成份異常時，氣體分析儀(34)則控制熱質流量控制器(340)來降低第二氣道(51)與第三氣道(52)的氣體流量，由於介於空壓機(35)與熱質流量控制器(340)之間的第二氣道(51)中設有一用以調節第二氣道(51)與第三氣道(52)含氧量的氧/二氧化碳供應器的緣故，所以當二氧化碳CO2
過濃以致酸鹼PH值呈現酸性時，氣體分析儀(34)則驅使氧/二氧化碳供應器輸送氧氣至第二氣道(51)與第三氣道(52)中，當氧氣過濃以致酸鹼PH值呈現鹼性時，氣體分析儀(34)則控制氧/二氧化碳供應器輸送二氧化碳至第二氣道(51)與第三氣道(52)中，藉以調變培養基質(20)內的氣體成分或是中和酸鹼PH值之目的。
因此，藉由上述技術特徵的設置，本發明確實具有以下特點：
1.本發明可以工業化而大量生產，並可藉由標準化的濕度、溫度、風速、氣體分析回饋、照度等監控使製程達到最佳化，使有益真菌的發酵量產可以達到商業運轉的規模，因而具有發酵底物可以原位滅菌、無菌生產、整體控溫、加濕以及可以連續生產以實現工業化自動控制等特點。
2.本發明由於採用自動化監測監控量產模式，所以可以減少人為汙染、可提高產量、加速發酵過程及減少人力成本，並可依據客戶需求而批次量產。
3.本發明採用淺盤式固態發酵方式生產，可以避免過度的攪拌導致抑制菌體生長和產孢等問題產生，並可提升透氣的效果。
以上所述，僅為本發明之一可行實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。本發明所具體界定於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合發明專利要件，爰依法具文提出申請，謹請 鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。
(1a)．．．液態發酵裝置
(1b)．．．發泡機
(1c)．．．混合裝置
(10)．．．發酵箱
(11)．．．氣密腔室
(12)．．．置放架
(120)．．．間隔層
(20)．．．培養基質
(21)．．．淺盤
(30)．．．環境控制模組
(31)．．．溫度控制器
(310)．．．溫度感測器
(32)．．．冷熱交換模組
(320)．．．冷熱交換器
(321)．．．風扇
(322)．．．冷卻循環水槽
(323)．．．冷水管路
(324)．．．冷水閥
(325)．．．排水管路
(33)．．．濕度控制器
(330)．．．濕度感測器
(331)．．．空氣加濕器
(332)．．．入口
(333)．．．出口
(334)．．．第一控制閥
(335)．．．第二控制閥
(336)．．．第三控制閥
(34)．．．氣體分析儀
(340)．．．熱質流量控制器
(35)．．．空壓機
(36)．．．照光控制裝置
(360)．．．燈具
(361)．．．照光控制器
(362)．．．照度計
(40)．．．空氣循環控制手段
(41)．．．乾燥手段
(50)．．．第一氣道
(51)．．．第二氣道
(52)．．．第三氣道
(53)．．．第四氣道
(60)．．．取送手段
(61)．．．縱軌
(62)．．．橫軌
(620)．．．縱移驅動手段
(63)．．．升降手段
(630)．．．橫移驅動手段
(631)．．．升降桿組
(632)．．．旋轉手段
(633)．．．固定盤
(634)．．．轉盤
(635)．．．延伸臂
(636)．．．夾爪
(637)．．．升降驅動手段
(638)．．．旋轉驅動手段
(70)．．．攪拌手段
(71)．．．攪拌控制器
(80)．．．輸送裝置
第一圖係係本發明環境控制模組的控制示意圖。
第二圖係本發明發酵箱之外觀示意圖。
第三圖係本發明培養基質於發酵箱內的發酵實施示意圖。
第四圖係本發明取送手段之實施示意圖。
第五圖係本發明培養基質之生產流程示意圖。
第六圖係本發明發酵箱處理步驟之方塊示意圖。
(10)．．．發酵箱
(11)．．．氣密腔室
(12)．．．置放架
(120)．．．間隔層
(20)．．．培養基質
(21)．．．淺盤
(30)．．．環境控制模組
(31)．．．溫度控制器
(310)．．．溫度感測器
(32)．．．冷熱交換模組
(320)．．．冷熱交換器
(321)．．．風扇
(322)．．．冷卻循環水槽
(323)．．．冷水管路
(324)．．．冷水閥
(325)．．．排水管路
(33)．．．濕度控制器
(330)．．．濕度感測器
(331)．．．空氣加濕器
(332)．．．入口
(333)．．．出口
(334)．．．第一控制閥
(335)．．．第二控制閥
(336)．．．第三控制閥
(34)．．．氣體分析儀
(340)．．．熱質流量控制器
(35)．．．空壓機
(36)．．．照光控制裝置
(360)．．．燈具
(361)．．．照光控制器
(362)．．．照度計
(50)．．．第一氣道
(51)．．．第二氣道
(52)．．．第三氣道
(53)．．．第四氣道
(70)．．．攪拌手段
(71)．．．攪拌控制器
Claims (7)
- 一種有益真菌固態發酵精密監控設備，其包括有：至少一發酵箱，其具有一與外界隔絕的氣密腔室；一設置在發酵箱內的置放架，其具有複數個上下排列的間隔層，每一間隔層置放一充填有接種有益真菌之培養基質的淺盤，使二上下相鄰該淺盤具有供空氣流通的間隔；一環境監控模組，其用以對發酵箱內部進行溫度及濕度之調節及監控；該環境控制模組包含一照光控制裝置，該照光控制裝置包含至少一設在該發酵箱之該氣密腔室的燈具、一用以偵測氣密腔室內之照度狀態的照度計，及一用以調節燈具照度的照光控制器，其中於該培養基質的發酵期間，該環境監控模組則增加該發酵箱內的濕度接近至百分之50；一空氣循環控制手段，其用以控制發酵箱內部之空氣循環流動，以確保內部之溫度及濕度均勻；及一乾燥手段，其用以使完成發酵的該培養基質再行乾燥，即可將發酵及乾燥的該培養基質自該發酵箱取出以供粉碎及包裝，其中於該培養基質的乾燥期間，該乾燥手段則降低各該發酵箱內的濕度接近至百分之12；及一取送手段，該取送手段包括一導軌式縱移手段、一導軌式橫移手段、一升降手段、一旋轉手段及一抓取手段，該導軌式縱移手段先使該取送手段移至欲裝填的該發酵箱，該抓取手段用以抓取一第二輸送裝置送來的該淺盤，該旋轉手段驅使該抓取手段連同該淺 盤旋轉，該升降手段驅使該旋轉手段及該抓取手段連同該淺盤升降，該導軌式橫移手段驅使該升降手段、該旋轉手段及該抓取手段連同該淺盤橫移，進而將該淺盤送入該發酵箱內，該導軌式縱移手段包括有二條平行並置的縱軌，該二縱軌沿著該第二輸送裝置路徑而架設，並位於該第二輸送裝置的上方，而該導軌式橫移手段包括有一橫軌，該橫軌兩端分別利用一縱移驅動手段而搭接在該二縱軌上，藉該縱移驅動手段使該橫軌得以沿著該縱軌位移，該升降手段包含一升降桿組、一使該升降桿組頂端搭接於該橫軌上的橫移驅動手段、一用以使該升降桿組底端升降的升降驅動手段及一連接於該升降桿組底端的旋轉手段，藉該橫移驅動手段使該升降桿組可沿著該橫軌做橫向位移，同時使該旋轉手段沿著該橫軌做橫向位移，該旋轉手段包含一固定在該升降桿組底端的固定盤、一可轉動的設在該固定盤的轉盤、一可驅動該轉盤相對該固定盤旋轉的旋轉驅動手段，該抓取手段包含一連接在該轉盤的延伸臂及至少一設在該延伸臂上的夾爪，該夾爪用以抓取該淺盤。
- 如請求項1所述之有益真菌固態發酵精密監控設備，其中，該有益真菌係選自木黴菌、白僵菌、黑僵菌、麴菌、紅槽菌以及冬蟲夏草的其中一種，其裝填於該淺盤的厚度為3公分。
- 如請求項1所述之有益真菌固態發酵精密監控設備，其中，該環境控制模組包含：一用以感測該氣密腔室溫度而產生溫度訊號的溫度感測器；一用以將該溫度訊號與預設溫度進行比對的溫度控制器；及 一冷熱交換模組，當該溫度訊號低於該預設溫度時，則由該溫度控制器驅動該冷熱交換器使該氣密腔室的溫度上升，當該溫度訊號高於該預設溫度時，則由該溫度控制器驅動該冷熱交換器使該氣密腔室的溫度下降。
- 如請求項3所述之有益真菌固態發酵精密監控設備，其中，該冷熱交換模組包含：一冷熱交換器，其可受該溫度控制器的控制以產生熱源或冷源；一用以將該熱源或該冷源循環導引至該氣密腔室的風扇；一供冷卻水注入的冷卻循環水槽；一冷水管路，其用以將該冷卻循環水槽之冷卻水輸送至該冷熱交換器中進行冷卻循環；一排水管路，其用以將該冷熱交換器中於冷卻循環中所排出之散熱水輸送至該冷卻循環水槽中；及一設在該冷水管路中的冷水閥，其可受該溫度控制器的控制該冷水管路的通斷。
- 如請求項1所述之有益真菌固態發酵精密監控設備，其中，該氣密腔室設有一入氣口及排氣口，該環境控制模組更包含：一用以感測該氣密腔室之濕度而產生濕度訊號的濕度感測器；一用以將該溫度訊號與預設溫度進行比對的濕度控制器；一用以製造濕氣的空氣加濕器，其具有一入口及一出口，該空氣加濕器以一第一氣道連通於該氣密腔室之該入氣口；一第一控制閥，其設在該第一氣道中，用以控制該第一氣道的 通斷；一空壓機，其以一第二氣道連通於該空氣加濕器之該入口，用以壓縮空氣導入至該第二氣道中；及一第二控制閥，其設在該第二氣道中，用以控制該第二氣道的通斷，當該濕度訊號低於預設濕度時，則由該濕度控制器開啟該第一、第二控制閥，並可藉由該空壓機產生氣流帶動下，使適量的濕氣由該入氣口進入至該氣密腔室內，當該濕度訊號高於或等於該預設濕度時，該濕度控制器則關閉該第一、第二控制閥。
- 如請求項5所述之有益真菌固態發酵精密監控設備，其中，該第一氣道與該第二氣道之間跨接連通有一第三氣道，該第三氣道中設有一用以控制該第三氣道通斷的第三控制閥，並於鄰近該空壓機的該第二氣道中設有一用以調節該第二氣道與該第三氣道流量的熱質流量控制器，且該排氣口連通一第四氣道，該第四氣道末端連通於該濕度感測器之一感測入口，該環境控制模組更包含一用以對排出氣體中之氧O2 、二氧化碳CO2 以及酸鹼PH值等成份進行分析的氣體分析儀，其具有一連通於該濕度感測器之一感測出口的感測入口，當該氣體成份異常時，該氣體分析儀則控制該熱質流量控制器來降低該第二氣道與該第三氣道的氣體流量，且介於該空壓機與該熱質流量控制器之間的該第二氣道中設有一用以調節該第二氣道與該第三氣道含氧量的氧/二氧化碳供應器，當二氧化碳CO2 過濃以致酸鹼PH值呈現酸性時，該氣體分析儀則控制該氧氣供應器輸送氧氣至該第二氣道與第三氣道中，當氧氣過濃以致酸鹼PH值呈現鹼 性時，該氣體分析儀則控制該氧/二氧化碳供應器輸送二氧化碳至該第二氣道與第三氣道中。
- 如請求項1所述之有益真菌固態發酵精密監控設備，其中，該空氣循環控制手段係為一循環風扇，該乾燥手段係選自真空抽取設備以及冷凍設備的其中一種。
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