[發明專利]一種固態發酵罐和固體發酵方法

有效

• 申請號: 201210307445.5
• 申請日: 2012-08-27
• 公開（公告）號: CN102839119A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 武亞明;暴海軍;劉英山;王軒;王洪舟
• 申請（專利權）人: 晨光生物科技集團股份有限公司
• 主分類號: C12M1/16
• 分類號: C12M1/16;C12M1/04;C12M1/02;C12P1/00
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 曹淑敏

技術領域

本發明涉及一種發酵設備及其發酵方法，尤其是一種固態發酵罐和固體發酵方法。

背景技術

根據發酵過程培養基質的不同，發酵方式分為固態發酵和液態發酵。固態發酵在人類歷史上具有悠久的歷史，發酵技術比較粗放，一般不需要嚴格的無菌培養。由于固態發酵的基質濃度達到了極限，所以其發酵產量一般是液態發酵的10倍以上，而且后處理簡單，一般是整個基質都作為產品使用，生產過程很少甚至沒有廢水廢渣排放。但與液態發酵相比，固態發酵的周期一般都比較長，難以實現純種培養，而且是在沒有或者幾乎沒有游離水的條件下進行發酵，其傳質傳熱效率非常低。所以說，固態發酵受很多因素的限制，各項參數不易偵測，如在液態發酵過程中已廣泛使用探頭測量pH值、溫度、生物量、溶氧、基質濃度等，在固態發酵中適用面就很窄，而且很難保證每批次發酵條件一致，再現性差，是比液態發酵更為復雜的發酵過程。固態發酵罐的設計就必須解決固態發酵過程中傳質傳熱效率低、純種培養難等問題，促進我國固態發酵產業的快速發展。

固態發酵最難解決的就是攪拌系統的設計，攪拌系統直接關系到傳質傳熱的效率，并且，受到菌絲生理特性的影響，轉速不能太快，否則會切斷菌絲體而影響發酵質量，每次攪拌結束后都要確保料層厚度一致，才能保證物料受熱均勻，提高發酵成績。

公開號為CN201506789U的專利中，將雙錐形罐體設計成轉鼓式，中軸和中軸上的槳葉設計成中空式，蒸汽從罐體中間通入，這種設計不能保證滅菌沒有死角，發酵效果難以保證，并且沒有提及保溫措施。公開號為CN102358883A的專利中，介紹了一種臥式轉軸式固態發酵罐，蒸汽也是從上口進入，而物料在下方，同樣不能保證滅菌沒有死角，發酵效果也是難以保證，發酵過程產生的熱量不能及時帶走，影響發酵質量。公開號為CN102318789A的專利中，介紹了一種用于發酵紅曲的轉鼓式固態發酵罐，通過灌頂噴淋的方式控制發酵罐的溫度，效率不高，取樣口設計在罐體下部，而且沒有說明具體取樣方式和取樣時染菌的預防措施。在已經公開的固態發酵罐專利中，都沒有涉及如何保證攪拌后物料厚度均勻的措施，勢必會使發酵料層厚度不均，受熱不均而影響發酵質量。

總之，固態發酵周期長，傳質傳熱困難，所以設計固態發酵罐的核心問題就是如何設計高效的攪拌系統，如何簡化物料的輸送，或者采取一些措施彌補這些不足，并且，固態發酵罐還要容易清洗和滅菌，避免物料輸送過程染菌和培養過程染菌。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種發酵質量好的固態發酵罐；本發明還提供了利用該固態發酵罐的固體發酵方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：其包括有罐體和設有上下接口的夾套，所述的罐體上端為上端蓋，在上端蓋上設有可升降的攪拌系統，所述的攪拌系統是由驅動系統軸帶動攪拌架；所述的攪拌架由壁面刮板、底面刮板和攪拌槳葉構成，壁面刮板和底面刮板形成框狀結構，攪拌槳葉固接在框狀結構內。

本發明所述框狀結構內在水平方向平均固接有2～4組攪拌槳葉，每組攪拌槳葉組由豎直方向設置的2～5個槳葉構成。

本發明所述壁面刮板和罐壁切面向攪拌方向形成150度夾角，底面刮板和底平面向攪拌方向形成150度夾角；攪拌槳葉和底平面向半徑方向形成10度夾角，再向攪拌方向形成150度夾角。

本發明所述的攪拌系統利用液壓裝置實現可升降結構。

本發明所述固態發酵罐還設有無菌空氣分布系統；所述的無菌空氣分布系統是在罐體底部設有無菌空氣進口，無菌空氣進口在罐體內連通有氣體分布管，在氣體分布管的上部的罐體內設有氣體分布板，所述的上端蓋上設有氣動排氣口。所述的上端蓋上均勻分布5～10個氣動排氣口。

本發明所述上端蓋與罐體之間為快開門連接結構，在上端蓋的下部設有接種加水分布管，在罐體底部設有排污口；所述接種加水分布管的上部為穿出上端蓋的接種加無菌水口，加水分布管的下部均勻分布有8～12個接種加水噴頭。

本發明所述的上端蓋上設有壓力表、濕度探頭、溫度探頭、鏡燈、視鏡和開口部和火焰取樣口。

本發明方法，采用上述的固態發酵罐，該方法步驟為：（1）加料：打開視鏡和開口部，將基質加入固態發酵罐中，加基質的同時打開攪拌，使料層厚度一致；

（2）浸泡：通過接種加無菌水口向罐體內注入水，根據工藝要求確定浸泡；

（3）瀝干：打開底部的排污口，將水放干凈，根據工藝要求瀝干；