发酵罐专利

名称：一种连续转鼓式黑曲霉菌株扩培固态发酵设备技术领域：本发明属于生物反应器技术领域，具体涉及一种转鼓式固态发酵设备，尤其适用于大批量的麸曲的生产。

背景技术：（背景中应加入搜到的所有相关专利，并分析其优缺点）

目前，各种有机酸，蛋白质，酒类产品的生产均采用微生物发酵，固态发酵具有设备简单，投资少，操作简便，能耗低，发酵周期短，下游处理工艺简单等优点，被广泛采用。但由于其发酵过程受到的影响因素很多（基质含水量、颗粒度、pH值、发酵温度、气相组成和通气速率等），且分析手段不尽完善，相关的研究比较缓慢。就固态麸曲的工业生产来说，大量麸曲的制备仍然采用传统的工艺：原种--斜面--茄子瓶--麸曲。这样一个发酵罐需要制备几百个三角瓶麸曲，麸曲菌种制备过程劳动量大，麸曲染菌几率高。本发明是一种麸曲菌种制备装置，能替代几百个三角瓶的扩培，实现菌种生产的标准化，保证产品的同批次同质性。

发明内容：

本发明的目的在与克服现有技术的不足，提供一种设计合理，操作方便，自动化程度高，能有效解决发酵罐散热，传质，灭菌困难，以及保证操作无菌等问题的固态发酵设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1.一种固态发酵设备，其特征在于：包括发酵罐，主管路，驱动装置，热交换装置，蒸汽灭菌装置，无菌通风装置，支架，其中该接种管与发酵罐固接，接种管中设有球阀，避免杂菌的污染。该驱动装置固接于发酵罐的外侧，以提供发酵罐旋转的动力。

该发酵罐的整体结构是双锥回转结构，当发酵罐旋转时，能较好的促进物料的混合，保证物料的均匀性。另外该发酵罐还制有用于保证发酵温度的分层夹套结构，用于接种的接种管，投入或排放物料的端部开口，用于观察其内部状态的一组视镜，用于取样的取样阀和用于排水，排气，排蒸汽的排放阀，和用于灭菌或通气的主管路。

前所述的夹套的进出水管路是同轴管路，并采用旋转接头的方式与发酵罐相连接。另外，夹套里面设置分隔板，实现夹套的分层，从而避免夹套水循环的短路，并能充分的利用夹套的换热面积。夹套与热交换器连接，实现发酵罐的升温或降温，从而保证发酵的温度条件25-38℃。

2.而且，所述的发酵罐主体为一个两端为圆锥，中间为圆筒的固接结构。

3.而且，所述接种管1固接在发酵罐端部封头上，该接种管中制有球阀，且球阀通道大小正与接种管2尺寸配合，接种管的端部用带螺纹的塞头封口。

4.而且，所述夹套设置在发酵罐外部，中间有分隔板，且夹套进出水管路采用旋转接头与热交换器相连。

5.而且，所述驱动装置通过齿轮减速器和正反转调速器连接于前述发酵罐。

6.而且，所述发酵罐设备配有中央控制板，中央控制板与前述发酵罐，驱动装置，正反转减速器，水泵，蒸汽发生器，空气压缩机，质量流量控制器等连接。

7.而且，所述视镜为一组，共两个，开在发酵罐的锥形结构处，两侧各一个。

8.而且，所述热交换器a通过主管道与发酵罐内部相通，另一端接连与空气过滤器，质量流量控制计，空气压缩机构成无菌通风装置

9.而且，所述蒸汽灭菌装置，包括蒸汽发生器，蒸汽储气罐，通过主管路与发酵罐内部相通

本发明上述技术方案后，其有益效果在于：通过旋转的方式来实现对物料的混合，且双锥的设计使得混料效果更好，能改善物料与物料，物料与空气的传质传热效果，进而保证了物料性质的均一性，使得发酵罐一次能够进行大批量的生产。再有，蒸汽灭菌，接种，发酵过程全部都在发酵罐内进行，避免了操作过程中的杂菌污染，其中接种采用液体接种的方式，劳动强度小，操作过程染菌几率小。配置的中央控制板能实时的控制发酵过程中发酵罐的转速，转动方向，以及发酵罐内温度，湿度，空气流量等条件，保证菌种处在最优化的环境条件下生长，从而最大程度的利用资源，提高生产效率，且实现了自动化生产。籍此，应用本

新型的固态发酵设备能在较短时间内能获得大批量，高质量的菌种或其他发酵产品，生产效率高，生产过程安全。同时，降低了接种，灭菌的费用和发酵过程中的费用，提高了其经济性。

附图说明：

图1为固态发酵设备的剖面结构示意图

图2为夹套内分隔板的示意图

图3为接种管使用原理的示意图

附图标识说明

具体实施方式：（实施方案中最好能加入说明的数据，不仅仅是只有文字性的描述）参见附图1，图2，图3下面通过具体实施例对本发明详细叙述。

1.一种固态发酵设备，包括中间圆柱，两端双锥的发酵罐9，在罐体内进行灭菌，接种，混料，发酵等操作；罐体一端部封头上设置排气（汽）口12，用于液体接种的接种管14；侧壁上设置有用于观察其内部状态的视镜11，还有用于取样的取样口10。蒸汽与空气共用主管道31，与罐体内部相通。罐主体的外部是夹套8，夹套中制有分隔板32，实现夹套内的水循环。

2.本发明的创新点在于：

1)发酵罐9总体采用双锥形状，两端的双锥与中间的圆柱有一定角度。这样整个罐体内腔的横截面大小不同。当罐体转动时，可促进物料的混合，改善物料与物料，物料与空气的传热，和传质效果，保证床层性质的均一性。这一定程度上可以替代传统发酵罐的搅拌桨的作用。且双锥的角度可根据实际情况，取不同值30-60°。

2)接种管路是采用如图3所示的管路，，连接于前述发酵罐9的接种管14中有个球阀15，接种前后球阀15关闭，避免杂菌经过球阀进入发酵罐9内，球阀15的通孔正好与接种管13配合，方便种子管13伸入前述发酵罐9内进行液体接种，且种子管13 伸入时，设置在接种管14 的密封圈也起到保证无菌的作用。接种管14的外端部用带螺纹塞头30封口，蒸汽（121℃，1atm）灭菌时（多少摄氏度），球阀15打开，端部也需进行灭菌操作。当需

要接种时，先将种子管13与接种管14对接好，端部实现密封，打开球阀15，将接种管2进一步伸入发酵罐内部，实现接种。接种完成后先将种子管13拔出球阀15，待关闭球阀15后在将整个接种管拔出，并用带螺纹塞子30堵住端部。

3)前述发酵罐9的外部设置夹套8，通过进水管21和出水管18与热交换器19相连，夹套8内部水的进出口开在罐体转轴的一侧，且整个夹套空间被如图2所示分隔板32分割层上下两层，从而避免水循环的短路，充分的利用换热面积。夹套水的进出口管路采用旋转接头17连接，这样能保证发酵罐1旋转时，仍然能向夹套8中通入用于热交换的水，从而实现发酵罐9的降温或加温。需要指出的是前述分隔板32可使用多层，或螺旋，波浪形等形式来实现导流的效果。在需要蒸汽灭菌时可以通过底部的排污口20将夹套水排尽。同时可将夹套水的进出口改成蒸汽的进出口，这样蒸汽灭菌前，向夹套通蒸汽，可以减少蒸汽灭菌时发酵罐9内腔内的由于冷凝水的产生而导致的物料的含水率的变化。

3.电动机5通过齿轮减速器6与前述发酵罐9外部连接，以此发酵罐9整体获得动力，实现一定转速（0-10rpm）的转动，进一步与电动机5连接的有正反转调速器29，其可以控制发酵罐1转动的方向和转速。需要说明的是，前所述的齿轮减速器6可以由涡轮蜗杆减速器或传送带代替。

4.主管路31是与前述发酵罐9内腔连通的主要通道，在整个发酵过程中的不同阶段起不同的作用。当物料装入发酵罐9后，需要蒸汽灭菌，在开启蒸汽发生器27，待蒸汽储气罐28气压达到一定值后开阀b，蒸汽通过主管路31进入内腔进行灭菌，同时通过开阀c，d或a，蒸汽也进入空气过滤器3中灭菌或水泵24中灭菌，从而保证发酵条件的无杂菌影响。在发酵过程中，通过开启空气压缩机1，阀c，调节质量流量控制器2，热交换器4可以由主管路31向发酵罐9补充发酵过程中所需要的空气。开启水泵24，开阀a可以在发酵罐9需要补水的情况下，向发酵罐9中补水。

5.中央控制板26与发酵罐9，驱动装置，正反转变速器29，热水泵21，水泵24，蒸汽发生器27，空气压缩机1，质量流量控制器2等连接，能实时的控制电动机5，蒸汽发生器27，空气压缩机1，热水泵21，水泵24，各类电磁阀的开关，调节正反转变速器29，质量流量控制器2，保证微生物在最适的条件下生长。实现自动化的控制系统。

需要说明的是，如果只需要麸曲的发酵物，而不需要含存活的菌种，可在利用蒸汽灭菌装置对发酵罐进行灭菌，然后打开进（出）料口23，收集相应的发酵产品。