[发明专利]薄层自控静态固体发酵集成优化方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体发酵方法，具体涉及一种薄层自控静态固体发酵集成优化方法及其装置。

背景技术

固体发酵具有发酵成本低，原料价格低廉，可以直接利用工农业残次资源，无“三废”排放，工艺过程及产品后处理简单。但是，固体发酵工艺与设备因其易染杂菌，发酵条件难于控制，工业放大困难等原因，其对于液态发酵而言相对落后。近年来固体发酵的诸多优点成为固态发酵工艺和设备快速发展的强大吸引力与生命力。用于微生物固体发酵生产的方法和设备，如发酵罐式、滚筒式、盘式、多层网带式等均有较大发展。特别是自动多层网带式固体发酵方法和装置已能适应部分常规好氧固体物料的连续动态、规模化发酵生产的要求。但是，在食品、饲料、环保等领域还有很大一部分好氧固体发酵是生产各种生物酶和酶解底物，这类固体发酵需要在薄层、静态、好氧的状态下进行。例如，利用农作物秸秆及工农业残次纤维原料生产生物蛋白饲料的固体发酵。现有的自动多层网带式固体发酵方法和装置，多数是连续动态发酵，少数为半动态发酵，还有的是穿透式送风发酵，它们都不可避免地破坏了菌丝体生长，引起菌丝断裂，影响菌株产酶和酶解发酵物料。这类固体发酵方法和装置是将自动多层网带上的发酵物料置于一个大的无菌空间内，自动连续进行物料发酵的全过程而不能根据物料发酵的不同阶段来调整发酵条件，不能实现菌株高效产酶和酶解发酵物料；现有的固体浅盘发酵方法及装置，或是不能适应工业规模化生产，或是设备投资过大，运行成本过高而难于实现产业化。

发明内容

本发明所要解决的问题是，提供一种薄层自控静态固体发酵集成优化方法，本发明目的还在于提供用于实施该方法的装置.该方法及其装置适用于需要耗氧且在静止状态下进行、发酵全过程可根据不同发酵阶段自动控制调节无菌空气量、温度和湿度，发酵产生的菌丝不易断裂，薄层固体发酵规模大、工业化程度高，设备投资少、生产效率高。

为实现上述目的，本发明薄层自控静态固体发酵集成优化方法是将已灭菌、接种的固体发酵物料一次性薄层敷料于无菌发酵室内的多层式可移动板带发酵床上，然后根据不同发酵阶段自动控制调节无菌空气量、温度和湿度进行固体发酵，待固体物料完成发酵全过程后，启动可移动板带发酵床的驱动装置将物料移出发酵室，然后进行产品后处理。其能解决现有耗氧静态固体发酵规模小，工业化程度低问题；具有发酵工艺条件好、产品质量高，生产能力强，能适应大规模生产的优点。

作为优化，所述自动控制调节无菌空气量、温度和湿度是通过调节进入无菌发酵室的无菌空气温度、湿度和气量并使之以层流状态缓缓流过发酵物料表面进行传质传热过程来实现的。多层可移动板带的每层都在一侧配备一个或者一排喷气口，所述喷气口水平向喷出无菌空气流，所述喷出的无菌空气流的中心线与承载发酵物料的该层可移动板带平行，所述喷出的无菌空气流位于该层可移动板带上方。

用于实现本发明所述方法的装置包括无菌空气调节系统、移动式灭接种菌罐、螺旋铺料机、多层式可移动板带发酵床和无菌发酵室；其中多层式可移动板带发酵床位于发酵室中心承载发酵物料，无菌空气调节系统向发酵室提供无菌空气和自动控制调节进入发酵室的无菌空气量、温度和湿度，移动式灭菌接种罐向发酵室投料，螺旋铺料机承接投进发酵室的发酵物料、并向多层式可移动板带发酵床进行薄层布料。具体可以是其中多层式可移动板带发酵床固装在发酵室中心、发酵室配装无菌空气调节系统、移动式灭菌接种罐10通过投料管与发酵室顶部投料口相连、向多层式可移动板带发酵床进行薄层布料的螺旋铺料机位于发酵室顶部投料口与多层式可移动板带发酵床之间。其适用于规模化耗氧、静态、薄层固体发酵，发酵菌丝完整；若用连续进料方式也可实现耗氧连续动态固体发酵；其相关设备，可为设备制造业开发利用。本发明发酵规模大、自动化程度高，设备投资少、效率高。

作为优化，所述无菌空气调节系统由加湿器、初效空气过滤器、中效空气过滤器、空调器、风机、进气高效空气过滤器、排气高效空气过滤器和配气管组成；其中配气管将来自气源的无菌空气分配输送向所述多层可移动板带式发酵床的各层可移动板带的上方空间，排气高效空气过滤器位于配气管的相对侧向外排气，配气管向外依次连接另一组高效空气过滤器、风机、配装空调器和加湿器的中效空气过滤器及初效空气过滤器。具体是配气管位于发酵室内与多层可移动板带式发酵床相对的一侧，一组高效空气过滤器配装置在发酵室内与多层可移动板带式发酵床相对的另一侧。