[发明专利]一种固态发酵罐和固体发酵方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发酵设备及其发酵方法，尤其是一种固态发酵罐和固体发酵方法。

背景技术

根据发酵过程培养基质的不同，发酵方式分为固态发酵和液态发酵。固态发酵在人类历史上具有悠久的历史，发酵技术比较粗放，一般不需要严格的无菌培养。由于固态发酵的基质浓度达到了极限，所以其发酵产量一般是液态发酵的10倍以上，而且后处理简单，一般是整个基质都作为产品使用，生产过程很少甚至没有废水废渣排放。但与液态发酵相比，固态发酵的周期一般都比较长，难以实现纯种培养，而且是在没有或者几乎没有游离水的条件下进行发酵，其传质传热效率非常低。所以说，固态发酵受很多因素的限制，各项参数不易侦测，如在液态发酵过程中已广泛使用探头测量pH值、温度、生物量、溶氧、基质浓度等，在固态发酵中适用面就很窄，而且很难保证每批次发酵条件一致，再现性差，是比液态发酵更为复杂的发酵过程。固态发酵罐的设计就必须解决固态发酵过程中传质传热效率低、纯种培养难等问题，促进我国固态发酵产业的快速发展。

固态发酵最难解决的就是搅拌系统的设计，搅拌系统直接关系到传质传热的效率，并且，受到菌丝生理特性的影响，转速不能太快，否则会切断菌丝体而影响发酵质量，每次搅拌结束后都要确保料层厚度一致，才能保证物料受热均匀，提高发酵成绩。

公开号为CN201506789U的专利中，将双锥形罐体设计成转鼓式，中轴和中轴上的桨叶设计成中空式，蒸汽从罐体中间通入，这种设计不能保证灭菌没有死角，发酵效果难以保证，并且没有提及保温措施。公开号为CN102358883A的专利中，介绍了一种卧式转轴式固态发酵罐，蒸汽也是从上口进入，而物料在下方，同样不能保证灭菌没有死角，发酵效果也是难以保证，发酵过程产生的热量不能及时带走，影响发酵质量。公开号为CN102318789A的专利中，介绍了一种用于发酵红曲的转鼓式固态发酵罐，通过灌顶喷淋的方式控制发酵罐的温度，效率不高，取样口设计在罐体下部，而且没有说明具体取样方式和取样时染菌的预防措施。在已经公开的固态发酵罐专利中，都没有涉及如何保证搅拌后物料厚度均匀的措施，势必会使发酵料层厚度不均，受热不均而影响发酵质量。

总之，固态发酵周期长，传质传热困难，所以设计固态发酵罐的核心问题就是如何设计高效的搅拌系统，如何简化物料的输送，或者采取一些措施弥补这些不足，并且，固态发酵罐还要容易清洗和灭菌，避免物料输送过程染菌和培养过程染菌。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种发酵质量好的固态发酵罐；本发明还提供了利用该固态发酵罐的固体发酵方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括有罐体和设有上下接口的夹套，所述的罐体上端为上端盖，在上端盖上设有可升降的搅拌系统，所述的搅拌系统是由驱动系统轴带动搅拌架；所述的搅拌架由壁面刮板、底面刮板和搅拌桨叶构成，壁面刮板和底面刮板形成框状结构，搅拌桨叶固接在框状结构内。

本发明所述框状结构内在水平方向平均固接有2～4组搅拌桨叶，每组搅拌桨叶组由竖直方向设置的2～5个桨叶构成。

本发明所述壁面刮板和罐壁切面向搅拌方向形成150度夹角，底面刮板和底平面向搅拌方向形成150度夹角；搅拌桨叶和底平面向半径方向形成10度夹角，再向搅拌方向形成150度夹角。

本发明所述的搅拌系统利用液压装置实现可升降结构。

本发明所述固态发酵罐还设有无菌空气分布系统；所述的无菌空气分布系统是在罐体底部设有无菌空气进口，无菌空气进口在罐体内连通有气体分布管，在气体分布管的上部的罐体内设有气体分布板，所述的上端盖上设有气动排气口。所述的上端盖上均匀分布5～10个气动排气口。

本发明所述上端盖与罐体之间为快开门连接结构，在上端盖的下部设有接种加水分布管，在罐体底部设有排污口；所述接种加水分布管的上部为穿出上端盖的接种加无菌水口，加水分布管的下部均匀分布有8～12个接种加水喷头。

本发明所述的上端盖上设有压力表、湿度探头、温度探头、镜灯、视镜和开口部和火焰取样口。

本发明方法，采用上述的固态发酵罐，该方法步骤为：（1）加料：打开视镜和开口部，将基质加入固态发酵罐中，加基质的同时打开搅拌，使料层厚度一致；

（2）浸泡：通过接种加无菌水口向罐体内注入水，根据工艺要求确定浸泡；

（3）沥干：打开底部的排污口，将水放干净，根据工艺要求沥干；