固態發酵罐及利用該固態發酵罐制備紅曲米的方法及其制品的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及生物發酵技術領域，特別涉及一種潔凈級純種培養固態發酵罐及利用 該固態發酵罐制備健康營養紅曲米的方法及其制品。
【背景技術】
[0002] 利用真菌類紅曲菌發酵大米的紅曲米用于食品和中藥已有一千多年歷史，目前通 過曲池發酵等傳統方式的固態發酵而大批量生產的紅曲米，會產生大量有毒副作用的桔霉 素；而通過三角瓶發酵等現代方式的固態發酵而無數批大量生產的功能性紅曲米，無法大 批量生產，只能無數批大量生產，不能滿足國際上保健食品和藥品要求的同批同質性；此兩 種固態發酵方式均在曲池或三角瓶內，難以同時解決投料后一站式、大批量、高效、安全地 生產出同批同質性的紅曲米或功能性紅曲米。
[0003] 中國專利申請號為201110159831.X、名稱為固態發酵設備及利用該固態發酵設備 制備紅曲的方法，其采用的固態發酵設備在大批量固態發酵生產的實用過程中出現了如下 問題：1、發酵罐利用支架和供給管懸空旋轉（即發酵罐穩定性低）；2、灑水管設置于發酵罐 外部給其外表面灑水（即發酵罐環保性低）；3、熱交換器、攪拌葉片、供給泵和收集罐基本 上用不著（即發酵罐實用性和經濟性低），且其制備紅曲米的方法，沒有對具體生產過程進 行條件優化，使得生產紅曲米過程中工序多、生產成本高、穩定性不足，獲得的紅曲米的健 康營養成分如紅曲蛋白、紅曲多糖、氨基酸等含量不高；同批同質性、產率、產量都有限，其 含有的桔霉素、洛伐他汀限量還存在可以降低的可能，可見，仍然需要進一步優化固態發酵 設備、及發酵工藝，以提高紅曲米的營養成分和功效、降低有毒副產物，增強在國際上與同 類產品的競爭優勢。
[0004] 最近十幾年國內外研宄結果發現，不含洛伐他汀的紅曲米也具有降血脂、降血糖、 減肥、抗骨質酥松等保健功效。因此，國內低含桔霉素和洛伐他汀的潔凈級純種固態發酵紅 曲米大批量生產技術和設備亟待研宄開發及產業化，無毒副作用、安全的健康營養紅曲米 才可大量、長期和廣泛用于食品，并填補國內紅曲米食品市場的空白。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術的不足，本發明的目的在于，提供一種發酵罐穩定、產品同批同質性 高、環保經濟的潔凈級純種培養固態發酵罐及利用該固態發酵罐制備健康營養紅曲米的方 法。
[0006] 本發明的目的還在于，提供利用該固態發酵罐及制備方法而得到的健康營養紅曲 米。
[0007] 本發明為達到上述目的所采用的技術方案是：
[0008] -種潔凈級純種培養固態發酵罐，其特征在于，包括臥式發酵桶、及設置在臥式發 酵桶上的用于檢測物料和發酵物溫度且帶溫度探頭和溫度控制器的探溫口、用于檢測物料 和發酵物濕度且帶濕度探頭和濕度控制器的探濕口、用于檢測桶內壓力且帶壓力探頭和壓 力測量器的探壓口、用于接種和加水且帶開關功能的接種口、用于取樣、排水、排氣和排蒸 汽且帶閥門的取樣口、用于投入物料和排放發酵物且帶開關功能的投料口、用于觀察桶內 狀態的視鏡；所述的臥式發酵桶上還設有用于通入空氣及蒸汽、接菌種、加水且帶閥門的進 口管、用于排出空氣及蒸汽且帶閥門的出口管；所述的臥式發酵桶的下側中部設置有平衡 板，且該平衡板正對于所述投料口使該固態發酵罐穩定且易于前后旋轉；所述的臥式發酵 桶的下側對稱設置有滾動支架，該滾動支架裝配有滾子，并落地托住、且易于轉動該固態發 酵罐。
[0009] 所述的滾動支架裝配的滾子為輪子或軸承；所述的進口管連接于所述的固態發酵 罐周邊的種子系統、空氣系統、蒸汽系統、水系統；所述的固態發酵罐還包括驅動裝置，所述 的驅動裝置通過其連接的蝸輪減速器和逆變調速器與所述的臥式發酵桶的進口管相連接， 以驅動旋轉該固態發酵罐。
[0010] 所述的臥式發酵桶的內側壁上設有至少兩個用于分離、攪拌、混合、排列物料和發 酵物的物料擋板。
[0011] 所述的臥式發酵桶的外側壁上設有用于對桶內物料和發酵物降溫或加溫的桶外 夾套，可連接外部冷水和熱水傳輸裝置。
[0012] 所述的固態發酵罐，其還包括有中央電子控制板，該中央電子控制板分別連接于 所述的溫度控制器、濕度控制器、壓力測量器、桶外夾套、冷水和熱水傳輸裝置、驅動裝置、 蝸輪減速器、逆變調速器及該固態發酵罐周邊的種子系統、空氣系統、蒸汽系統、水系統。
[0013] 一種利用前述的固態發酵罐制備健康營養紅曲米的方法，其具體包括如下步驟：
[0014] (1)浸料：將大米通過投料口倒入固態發酵罐中，封閉投料口，采用水系統供給 大米總體積1?2倍的自來水，調整pH為3. 0?4. 5、溫度為10?30°C，浸泡大米30? 120min；
[0015] ⑵洗料：打開驅動裝置帶動固態發酵罐前后旋轉3?5次，旋轉速度為1?2rpm、 溫度為10?30°C，將大米洗15?30min后，打開取樣口閥門排出水；
[0016] (3)蒸料：將蒸汽系統產生的高溫蒸汽以一定壓力供給固態發酵罐內以蒸大米， 控制蒸汽壓力為1?1. 2kgf/cm2、溫度為121°C、固態發酵罐旋轉次數為1?2次、旋轉速 度為1?2rpm、時間為15?30min，之后排出蒸汽；
[0017] (4)冷卻：利用水系統將常溫冷水加入桶外夾套內，對固態發酵罐內蒸后的大 米進行降溫冷卻，控制固態發酵罐旋轉次數為1?2次、旋轉速度為1?2rpm、通風量為 50000 ?100000Nl/hr、溫度為 70°C、時間為 2 ?4h;
[0018] (5)分離：打開驅動裝置帶動固態發酵罐前后旋轉以分離降溫冷卻后的大米塊， 控制固態發酵罐旋轉次數為1?2次、旋轉速度為1?2rpm、通風量為50000?100000N1/ hr、溫度為40?70°C、時間為3?6h;
[0019] (6)接種：將種子系統中的紅曲菌液體種子通過接種口或進口管流入固態發酵罐 中，菌種的接種量為大米的10?20%，控制固態發酵罐旋轉次數為1?2次、旋轉速度為 1?2rpm、空氣壓力為1kgf/cm2、pH為3. 0?4. 5、溫度為30?40°C、時間為1?2min; [0020](7)混合：啟動驅動裝置帶動固態發酵罐前后旋轉使紅曲菌液體種子和大米充分 攪拌、混合，控制固態發酵罐旋轉次數為1?2次、旋轉速度為1?2rpm、通風量為10000? 20000Nl/hr、溫度為 30 ?40°C、時間為 15 ?30min;
[0021] (8)保溫：將空氣系統產生的無菌空氣通過進口管供給固態發酵罐內，以維持固 態發酵罐內的溫度為40?60°C，控制通風量為10000?20000Nl/hr、時間為30?50h;
[0022] (9)保濕：將水系統產生的無菌水通過接種口或進口管流入固態發酵罐內，以維 持固態發酵罐內的濕度為90?95 %，控制通風量為10000?20000Nl/hr、時間為30? 50h；
[0023] (10)發酵：啟動驅動裝置維持固態發酵罐的旋轉速度，使罐內的紅曲菌大米發酵 物繼續攪拌、混合及排列，一邊通過探溫口、探濕口、探壓口觀察并優化罐內的溫度、濕度 及壓力；一邊通過視鏡檢查罐內大米的發酵狀態，并通過取樣口取樣后測定紅曲菌大米發 酵物的發酵程度，控制固態發酵罐旋轉次數為1?2次、旋轉速度為1?2rpm、通風量為 10000?50000Nl/hr、pH為3. 0?4. 5、溫度為25?35°C、濕度為90?95%、時間為5? 10h；
[0024] (11)收獲：前述步驟（10)中紅曲菌大米發酵物的發酵程度合格之后，打開投料口 收集發酵好的紅曲米。
[0025] (12)干燥：前述步驟（11)中紅曲米的質量合格之后，在40?60°C低溫干燥，即得 紅曲米。
[0026] 所述的步驟（6)中紅曲菌液體種子采用如下方法培養：將已培養好的斜面紅曲菌 (Monascusspecies)置入裝有無菌水、玻璃珠的三角瓶打碎1?2h，按5?10%接種量接 入三角瓶，經搖瓶培養22?28h，再接入一、二級種子罐分別培養6?8h。
[0027]當所收集的紅曲米內不需要含存活的微生物時，于完成前述步驟（10)后，將蒸汽 系統產生的高溫蒸汽輸入固態發酵罐內進行高壓滅菌，再進行前述步驟（11)以收集該紅 曲米；之后封閉投料口重新旋轉固態發酵罐，在罐內物料擋板的作用下，未收集的紅曲米又 重新集中后可再次收集剩余紅曲米。
[0028] 一種采用前述的方法制備得到的健康營養紅曲米，其所述的紅曲米中紅曲蛋白、 紅曲多糖、麥角固醇、氨基酸的含量分別不低于3. 0%、2. 0%、1. 0%、1. 0%，桔霉素的限量 不超過0. 〇lmg/kg以及莫納克林K限量不超過0. 01 %。
[0029] 本發明與現有技術相比，具有如下優點：
[0030] 1、本發明的潔凈級純種培養固態發酵罐設置有平衡板、滾動支架、進出口管等結 構，能夠落地、穩定托住該固態發酵罐并易于旋轉，克服了采用支架和供給管的發酵罐懸空 旋轉方式存在的穩定性差的問題，提高了固態發酵罐的穩定性；本發明設有置于臥式發酵 桶外側壁上的桶外夾套，以連接外部冷水和熱水傳輸裝置，克服了采用熱交換器、灑水罐、 攪拌葉片、供給泵和收集罐等機構存在的成本高、工藝復雜等問題，提高了固態發酵罐的環 保性、實用性和經濟性，并降低生產成本。
[0031] 2、本發明的潔凈級純種培養固態發酵罐結構設計獨特新穎，設計的進口管、出口 管、物料擋板等結構，實現對物料和發酵物的分離、攪拌、混合及排列，能夠進行一站式、大 批量、高效、安全地進行潔凈級純種固態發酵生產，確保發酵產品的同批同質性；能夠無菌 生產，其連接了中央電子控制板，能自動化作業。
[0032] 3、本發明的制備方法采用設計獨特的潔凈級純