一種微生物固態制種及發酵裝置制造方法
【專利摘要】一種微生物固態制種及發酵裝置，包括發酵系統、供氣系統、溫控系統、固體物料系統、液態物料系統和電氣控制系統，發酵系統包括帶有攪拌裝置的發酵罐，發酵罐頂部依次設有料液進口、排氣口、壓力計接口和進氣口，發酵罐前端右上側設有進料口，發酵罐前端左下側設有出料口，進料口和出料口中間均設有視窗；固體物料系統包括上料裝置和傳送帶；電氣控制系統主要包括攪拌控制單元、溫度控制單元、料液控制單元、供氣控制單元、進出料控制單元和顯示器。本發明集固體培養基的蒸料滅菌、發酵、接種、烘干粉碎功能于一體，自動化程度高、雜菌感染率低，大大縮短生產時間，提高生產效率，保證產品質量的穩定性。
【專利說明】一種微生物固態制種及發酵裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微生物反應裝置，特別是一種微生物固態制種及發酵裝置。
【背景技術】
[0002]微生物發酵技術是利用微生物的某種特性，通過現代工程技術手段進行工業化規模生產的技術，它主要包括工業生產菌菌種的選育、發酵條件的控制和優化、發酵罐的設計和產品的分離、提取和精制等過程。一般發酵工藝按照培養基物理性狀的不同，將發酵方式分為固態發酵和液態發酵兩大類，而由于液態發酵所得產物的有效成分與固態發酵相比較少，且固態發酵技術發展已久，應用十分廣泛。
[0003]當今，微生物制種技術存在著菌種孢子粉大量繁殖，導致生產困難，嚴重制約微生物工程技術的產業化及工業化應用。現有技術中的固態發酵設備大部分專注于微生物發酵的某一過程，如實現空氣過濾與發酵的結合、發酵與接種的結合，功能單一，不能集多功能和集約式技術于一體，從而導致生產時間長、生產效率低和雜菌感染率高。
[0004]CN 101974409B于2013年5月I日公開了一種細菌培養發酵罐裝置及其發酵工藝，其發酵罐頂部設有清洗消毒注入管、加料管和空氣輸入管，發酵罐有PLC控制器，其輸入端與設置在罐體內的溫度傳感器、PH值傳感器、溶氧值傳感器和攪拌速度傳感器相連，發酵罐罐體下側設有排料管，清洗消毒管與純蒸汽輸入管、注射用水輸入管、酸堿洗液輸入管、純化水輸入管和生活飲用水輸入管相接通，純蒸汽輸入管旁路通向設置有空氣過濾器的空氣進氣管，然而該發明為液體發酵裝置，不能實現固體發酵，功能也較為單一。
[0005]CN 102443535B于2013年5月I日公開了一種固態發酵生物反應器，其反應器包括一反應箱體，所述反應箱體中部設置多孔的物料層隔板，將反應箱體分成上層的發酵室和下層的通氣室兩部分；反應器還包括發酵控制系統，用于對攪拌單元、溫度控制單元、濕度控制單元、供氣控制單元和發酵尾氣檢測處理單元進行控制，以保證溫度、濕度、通氣、攪拌及尾氣實時監測和控制，該發明只能進行發酵工藝，需在其他設備中進行接種和烘干粉碎,導致生產時間長。
[0006]以上兩個技術方案均存在人工手動放料和取料的問題，自動化程度低、雜菌感染率高，且進、出料口均設置于發酵罐頂部或底部，不易觀察作業情況。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種集固體培養基的蒸料滅菌、微生物菌種的接種培養和菌種孢子烘干與粉碎功能的微生物固態制種及發酵裝置，自動化程度高、操作簡單、雜菌感染率低，大大縮短生產時間，提高生產效率，保證產品質量的穩定性。
[0008]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種微生物固態制種及發酵裝置，包括發酵系統、供氣系統、溫控系統、固體物料系統、液態物料系統和電氣控制系統。發酵系統包括帶有攪拌裝置的發酵罐；供氣系統包括通過管路依次連接的空氣壓縮機、空氣預過濾器和空氣精過濾器；液態物料系統包括儲料箱和儲水箱。
[0009]攪拌裝置帶有雙向S型螺旋攪拌槳；發酵罐頂部依次設有料液進口、排氣口、壓力計接口和進氣口 ；發酵罐前端右上側設有進料口，發酵罐前端左下側設有出料口，進料口和出料口中間均設有視窗；發酵罐的料液進口分成并聯三條支路，第一條支路經旁通閥與濕度控制器管路連接，第二條支路經泵體與儲料箱連接，第三條支路經泵體與儲水箱連接；料液進口下側設有噴淋裝置；發酵罐的進氣口分成并聯兩條支路，一條支路經真空閥與真空泵管路連接，另一條支路經直通進氣截止閥和旁路的減壓閥與空氣精過濾器出氣口管路連接。
[0010]固體物料系統包括上料裝置和傳送帶，上料裝置帶有懸臂，懸臂延伸至發酵罐進料口端部；傳送帶安裝于發酵罐出料口端部。
[0011]進一步，所述電氣控制系統包括PLC控制器，PLC控制器輸入端分別與設置在發酵罐中心位置的溫度傳感器、PH傳感器、氧含量傳感器和濕度傳感器相連；所述PLC控制器輸出端分別與攪拌控制單元、溫度控制單元、料液控制單元、供氣控制單元、進出料控制單元和顯示器相連；所述攪拌控制單元用于控制攪拌槳行走方向、攪拌速度及時間；所述溫度控制單元用于控制夾套內加熱器的啟停和參數調節；所述料液控制單元通過儲料箱流量計和儲水箱流量計控制儲料箱和儲水箱的流量；所述供氣控制單元對真空泵、空氣壓縮機、空氣預過濾器和空氣精過濾器進行啟停控制和參數調節；所述進出料控制單元用于控制上料裝置和傳送帶的啟停與速度。
[0012]進一步，所述溫控系統包括設于發酵罐外側的夾套，夾套內裝有加熱器，加熱器外側設有保溫層，所述夾套下側設有進水口，上側設有出水口，夾套的進水口和出水口分別連接補水箱的出水口和進水口。
[0013]進一步，所述攪拌槳安裝于發酵罐下部的2/5處。
[0014]進一步，所述發酵罐上 部1/5處可整體拆卸。
[0015]進一步，所述噴淋裝置為平行于發酵罐罐體的噴嘴。
[0016]進一步，所述發酵罐為雙錐圓筒臥式發酵罐。
[0017]進一步，所述發酵罐底部設有排污口。
[0018]進一步，所述上料裝置為Z字形上料機或螺桿上料機。
[0019]本發明與現有技術相比具有如下特點:1.縮短生產時間:具有蒸料滅菌、接種、菌種培養、烘干粉碎功能，實現了發酵罐體內原位連續作業，大大縮短生產時間；2.操作方便:進、出料口均設置在發酵罐前端，既能方便進出料，又能通過視窗查看物料作業；3.自動化程度高:采用上料裝置自動投放固體物料，采用傳送帶自動輸出產品至目的位置，減少了雜菌感染率；4.攪拌效果好:采用雙向S型螺旋攪拌槳實現混合物料的快速、均勻攪拌。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明整體結構示意圖；
圖2為本發明夾套的結構示意圖；
圖3為本發明Z字形上料機示意圖；
圖4為本發明電氣控制系統結構 框圖。【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步描述。
[0022]參照圖f 4，一種微生物固態制種及發酵裝置，包括發酵系統、供氣系統、溫控系統、固體物料系統、液態物料系統和電氣控制系統。
[0023]供氣系統包括通過管路依次連接的空氣壓縮機1、空氣預過濾器2和空氣精過濾器3 ；
液態物料系統包括儲料箱4和儲水箱5，儲料箱4用于儲藏液體菌種，儲水箱5用于儲藏無菌水；
發酵系統包括帶有攪拌裝置的發酵罐6，攪拌裝置帶有雙向S型螺旋攪拌槳61，攪拌槳61安裝于發酵罐6下部的2/5處；發酵罐6為雙錐圓筒臥式發酵罐，公稱容積為2000L，裝料系數為0.5^0.65，發酵罐6上部1/5處可整體拆卸；發酵罐6頂部依次設有料液進口 62、排氣口 63、壓力計接口 64和進氣口 65，發酵罐6底部設有排污口 66，發酵罐6前端右上側設有進料口 67，發酵罐6前端左下側設有出料口 68，進料口 67和出料口 68中間均設有視窗69 ;發酵罐6的料液進口 62分成并聯三條支路，第一條支路經旁通閥71與濕度控制器7管路連接，第二條支路經泵體41與儲料箱4連接，第三條支路經泵體51與儲水箱5連接；料液進口 62下側設有噴淋裝置，噴淋裝置為平行于發酵罐罐體的噴嘴(圖中未示出)；發酵罐6的進氣口 65分成并聯兩條支路，一條支路經真空閥81與真空泵8管路連接，另一條支路經直通進氣截止閥31和旁路的減壓閥32與空氣精過濾器3出氣口管路連接；固體物料系統包括上料裝置和傳送帶9，上料裝置為Z字形上料機10或螺桿上料機(圖中未示出)，上料裝置帶有懸臂101，懸臂101延伸至發酵罐6的進料口 67端部；傳送帶9安裝于發酵罐6的出料口 68端部；
溫控系統包括設于發酵罐6外 側的夾套11，夾套11內裝有加熱器12,加熱器12外側設有保溫層13，所述夾套11下側設有進水口 110，上側設有出水口 111，夾套11的進水口110和出水口 111分別連接補水箱14的出水口 141和進水口 140 ；
電氣控制系統包括PLC控制器15, PLC控制器15輸入端分別與設置在發酵罐6中心位置的溫度傳感器16、PH傳感器17、氧含量傳感器18和濕度傳感器19相連；PLC控制器15輸出端分別與攪拌控制單元20、溫度控制單元21、料液控制單元22、供氣控制單元23、進出料控制單元24和顯示器25相連；攪拌控制單元20用于控制攪拌槳61行走方向、攪拌速度及時間；溫度控制單元21用于控制夾套11內加熱器12的啟停和參數調節；料液控制單元22通過儲料箱流量計221和儲水箱流量計222控制儲料箱4和儲水箱5的流量；供氣控制單元23對真空泵8、空氣壓縮機1、空氣預過濾器2和空氣精過濾器3進行啟停控制和參數調節；進出料控制單元24用于控制上料裝置和傳送帶9的啟停與速度。
[0024]根據本發明，對微生物固態制種及發酵裝置的操作步驟結合實施例進行具體介紹。
[0025]實施例1:
參照圖1~4，采用固體菌種進行微生物固態制種及發酵，具體包括以下步驟:
I)蒸料與滅菌:通過上料裝置向發酵罐6的進料口 67內自動加入固體培養基，開啟真空泵8保持發酵罐6內 的真空狀態后，關閉真空泵8，向夾套11內通入蒸汽進行高熱滅菌；2)接種:向發酵罐6內通入經空氣精過濾器3得到的無菌壓縮空氣滅菌，將固體培養冷卻至接種所需溫度，接入固體菌種，開啟攪拌裝置，與發酵罐6內固體培養基充分混和后進行發酵；
3)菌種培養:設定菌種培養所需的溫度、濕度、通氣量及攪拌速度，開啟 加熱器12進入保溫菌種培養程序；
4)烘干粉碎:設置溫度和攪拌速度，對菌種培養后所得的微生物菌體進行 升溫攪拌，重復進行保溫、靜置與排氣直至發酵罐6內的微生物菌體烘干粉碎； 5)出料:打開出料口68，開啟攪拌裝置，將烘干粉碎后的制品在攪拌裝置 的推動下排出發酵罐6，并通過傳送帶9送至儲料倉26 ；
6)清洗:先用相應工具手工將發酵罐6內的殘留物清理干凈，再用高壓水 沖洗，如果長時間不使用，停機前沖刷干凈后，再進行空罐滅菌一次。
[0026]實施例2:
參照圖f4，采用液體菌種進行微生物固態制種及發酵，與實施例1的區別在于，步驟
2)中,待發酵罐6內固體培養基達到可以接種的溫度時，接入的是液體菌種，將液體菌種從料液進口 62經噴嘴噴灑到固體培養基上，開啟攪拌裝置，與發酵罐6內固體培養基充分混和后進行菌種培養。
【權利要求】
1.一種微生物固態制種及發酵裝置，包括發酵系統、供氣系統、溫控系統、固體物料系統、液態物料系統和電氣控制系統；所述發酵系統包括帶有攪拌裝置的發酵罐；所述供氣系統包括通過管路依次連接的空氣壓縮機、空氣預過濾器和空氣精過濾器；所述液態物料系統包括儲料箱和儲水箱；其特征在于: 所述攪拌裝置帶有雙向S型螺旋攪拌槳；發酵罐頂部依次設有料液進口、排氣口、壓力計接口和進氣口 ；發酵罐前端右上側設有進料口，發酵罐前端左下側設有出料口，所述進料口和出料口中間均設有視窗；所述發酵罐的料液進口分成并聯三條支路，第一條支路經旁通閥與濕度控制器管路連接，第二條支路經泵體與儲料箱連接，第三條支路經泵體與儲水箱連接；所述料液進口下側設有噴淋裝置；所述發酵罐的進氣口分成并聯兩條支路，一條支路經真空閥與真空泵管路連接，另一條支路經直通進氣截止閥和旁路的減壓閥與空氣精過濾器出氣口管路連接； 所述固體物料系統包括上料裝置和傳送帶，所述上料裝置帶有懸臂，懸臂延伸至發酵罐進料口端部；所述傳送帶安裝于發酵罐出料口端部。
2.如權利要求1所述的一種微生物固態制種及發酵裝置，其特征在于:所述電氣控制系統包括PLC控制器，PLC控制器輸入端分別與設置在發酵罐中心位置的溫度傳感器、pH傳感器、氧含量傳感器和濕度傳感器相連；所述PLC控制器輸出端分別與攪拌控制單元、溫度控制單元、料液控制單元、供氣控制單元、進出料控制單元和顯示器相連；所述攪拌控制單元用于控制攪拌槳行走方向、攪拌速度及時間；所述溫度控制單元用于控制夾套內加熱器的啟停和參數調節；所述料液控制單元通過儲料箱流量計和儲水箱流量計控制儲料箱和儲水箱的流量；所述供氣控制單元對真空泵、空氣壓縮機、空氣預過濾器和空氣精過濾器進行啟停控制和參數調節；所述進出料控制單元用于控制上料裝置和傳送帶的啟停與速度。
3.如權利要求1或2所述的一種微生物固態制種及發酵裝置，其特征在于:所述溫控系統包括設于發酵罐外側的夾套，夾套內裝有加熱器，加熱器外側設有保溫層，所述夾套下側設有進水口，上側設有出水口，夾套的進水口和出水口分別連接補水箱的出水口和進水□。
4.如權利要求1或2所述的一種微生物固態制種及發酵裝置，其特征在于:所述攪拌槳安裝于發酵罐下部的2/5處。
5.如權利要求1或2所述的一種微生物固態制種及發酵裝置，其特征在于:所述發酵罐上部1/5處可整體拆卸。
6.如權利要求1或2所述的一種微生物固態制種及發酵裝置，其特征在于:所述噴淋裝置為平行于發酵罐罐體的噴嘴。
7.如權利要求1或2所述的一種微生物固態制種及發酵裝置，其特征在于:所述發酵罐為雙錐圓筒臥式發酵罐。
8.如權利要求1或2所述的一種微生物固態制種及發酵裝置，其特征在于:所述發酵罐底部設有排污口。
9.如權利要求1或2所述的一種微生物固態制種及發酵裝置，其特征在于:所述上料裝置為Z字形上料機或螺桿上料機。
【文檔編號】C12M1/38GK103497891SQ201310466186
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月9日 優先權日:2013年10月9日
【發明者】向洋, 吳建華 申請人:長沙理工大學