[实用新型]呼吸窗式固态发酵系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种固态发酵设备，尤其是涉及一种呼吸窗式固态发酵系统。

背景技术

自1945年实现青霉素液态深层发酵大规模工业化生产以来，因为液态深层发酵能进行纯培养，微生物发酵的条件可进行自动化控制，液态发酵设备的制造技术日趋完善，所以在微生物发酵产品的工业化生产中，至今仍然占据主导地位。但液态深层发酵设备投资大、生产成本高、生产过程中产生大量“三废”，污染环境。

固态发酵在我国具有悠久的历史，与液态深层发酵相比，许多固态发酵的理论问题，尚待进一步研究，发酵技术和发酵设备相对落后，但它具有液态深层发酵不具备的优点，例如设备相对简单，投资少，产品的产出率高，一般可达到液态深层发酵的几倍到十倍，基本上无”三废“排放，无环境污染，节省能源，可利用农业生产和农副产品加工的废弃物，及天然的各种纤维草料等为原料，原料来源广，价格非常便宜。固态发酵可广泛用于食品、饮料、酒精、生物制医药、生物农药、生物酶制剂、有机酸、单细胞蛋白及固态废弃物的处理和环境保护等。

固态发酵在技术上存在的根本问题是发酵过程的杂菌污染和难以进行大规模工业化生产。我国现行的发酵方式仍然是传统的自然发酵方式为主，包括曲盘、曲池、箱式厚层通风发酵、厚层通风池式、隧道窑连续浅盘发酵等。近几年国内研制了几种密封的固态发酵罐，大多是静态箱式或带间歇搅拌的静态箱式或筒式发酵罐，或浅盘卧式筒体发酵罐等，比自然发酵方式前进了一大步，但仍存在以下问题：

1)设备笨重，不便移动，有的根本不能用于工业生产，如卧式搅拌筒体发酵罐。

2)设备投资高，发酵罐利用指数低，不能实现大规模工业化生产。

3)在接种过程中不能避免污染，灭菌不彻底，不能实现纯种培养。

4)罐内温度湿度调控方法落后，如温度常用夹套或列管水温控制，占用有用空间大，湿度用罐内直接喷水法或加湿机喷雾，容易引起污染。

5)有的专利在浅盘发酵时，往罐内充入无菌空气到1.5～3.5kg/cm²，维持1～5min后，泄压到0.1～0.5kg/cm²，维持10～60s之后，反复循环上述充压和泄压过程，能耗太大，而且会造成发酵物料水分的大量挥发。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种既能进行纯种培养，又能模块化扩大生产，能自动有效控制温度、湿度和氧气含量，进行热和物质的传递，设备成本低，可移动，适应性广，可用于生物酶制剂等产业化生产的呼吸窗式固态发酵系统。

本实用新型设有呼吸窗式固态发酵罐、固态发酵控制间和防潮驱动电机，呼吸窗式固态发酵罐设在固态发酵控制间内，固态发酵控制间附设有用于调控固态发酵控制间的空气温度调控装置、用于调控固态发酵控制间的空气湿度调控装置、无菌空气系统和冷却循环水系统；呼吸窗式固态发酵罐为一个薄金属板结构的长方体形罐体，呼吸窗式固态发酵罐设有至少1个前开门扇，前开门扇和呼吸窗式固态发酵罐的后壁上分别设有至少2个呼吸窗；呼吸窗式固态发酵罐外设有磁力耦合驱动的旋涡风泵、循环通风管和循环通风管水冷却器，循环通风管上设有氧气在线监控接口、无菌空气接口、温度探头接口和湿度探头接口，循环通风管水冷却器设有冷却水进水接口和冷却水出水接口，呼吸窗式固态发酵罐底部的4个脚设有轴承的滚轮；呼吸窗式固态发酵罐内设有气体分布室、平行风导流管、引流管、气体汇集室和可移动的浅盘架，浅盘架由上到下可水平放置多层盛有固态培养基的浅盘，防潮驱动电机通过凸凹连轴器与磁力耦合的旋涡风泵快装连接。

所述固态发酵控制间可分成至少2个小间，每一小间可放置至少2台呼吸窗式固态发酵罐。

所述呼吸窗式固态发酵罐的前开门扇，可以是单开门扇，双开门扇或多开门扇，前开门扇的门框上设有密封圈槽，并装有耐高温的密封圈，前开门扇通过铰链安装在门框上，当门关闭时，通过下向上翻螺丝、门锁和安装在门框上的耐高温的密封圈实现紧密封。

所述呼吸窗式固态发酵罐的呼吸窗可为带圆角的长方形、圆形或其它形状的呼吸窗，每个呼吸窗可安装有至少1片呼吸膜，所述呼吸膜最好为对0.3μm微粒过滤效率高达99.97％的呼吸膜，呼吸膜为耐高温的有机膜或无机膜，有机膜为聚丙烯膜或聚四氟乙烯膜等，无机膜为硅酸盐纤维膜等，呼吸膜可以是单层或多层组成的混合膜，呼吸膜可让空气和空气中的水分子自由扩散通过，空气中的杂菌及其孢子不能通过，呼吸膜通过不锈钢压环、耐高温的密封圈、螺丝紧密封安装在呼吸窗的窗口上。