本发明专利技术公开了一种一体化固态发酵反应器，它包括依次相连的加料系统、发酵罐和回转真空双锥干燥机；其中，加料系统包括依次相连的电动机、加料斗、输送螺杆、出料管，发酵罐罐体外壁焊接有不锈钢夹套，并设有出气口、探头、蒸汽进出口、出料口、活动顶盖和二流体喷嘴装置。本发明专利技术还公开了上述反应器在好氧、厌氧和兼性厌氧微生物的固态发酵中的应用。与现有技术相比，本发明专利技术具有自动化强度高，发酵过程稳定，操作简便，能进行单批次和多批次发酵生产的优点，有利于固态发酵的工业化应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发酵工程和过程工程
，具体涉及一种一体化固态发酵反应器 及其应用。
技术介绍
生物技术是本世纪最具影响力的高新技术新兴产业带，是最有生命力的经济增长 链，生物工程将成为21世纪我国重点发展的支柱产业，生物技术的发展对人类生活的各个 领域将产生越来越大的影响。 固态发酵是微生物利用固体基质作为能源和载体，进行的一种生物反应过程。由 于所用培养基气固表面积大，微生物易于生长，而且因为微生物是在最接近自然状态的情 况下生长，因此可产生一些在液体发酵时不会产生的酶或其他代谢产物，特别是许多丝状 真菌，只有在固态发酵是才能达到最佳的生长和代谢水平。另外，固态发酵后处理简便、污 染少、基本无废水排放，由于这些特点，固态发酵已被广泛地用于生产生物饲料、生物肥料、 生物农药、酶制剂、有机酸、功能食品等众多广品。 但是，现有的固态发酵反应器在原位灭菌、自动化控制、传质散热、连续操作等方 面缺乏较为全面的研宄，致使其功能单一、应用范围狭小，从而也制约了现代固态发酵技术 的快速发展。因此，开发一种多功能、高效率的固态发酵生产装置，是所属
面临的 难题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有固态发酵反应器中的缺陷，提供一种多功 能，高效率的一体化固态发酵反应器。 本专利技术还要解决的问题是提供上述一体化固态发酵反应器在培养好氧微生物、厌 氧微生物以及兼性厌氧微生物进行固态发酵中的应用。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下： 一种一体化固态发酵反应器，它包括依次相连的加料系统、发酵罐和回转真空双 锥干燥机； 所述的发酵罐为卧式发酵罐，发酵罐外周设有夹套，发酵罐水平方向两侧设有第 一活动顶盖和第二活动顶盖，发酵罐底端设有出料口，发酵罐内部自上而下设有2~10层 传输带，相邻两层传输带传输方向相反，且保证物料沿上一层传输带传输至尽头时可以自 由下落至下一层传输带沿传输方向的起始处，最下一层传输带沿传输方向的尽头正对出料 口的正上方； 发酵罐顶部设有出气孔，出气孔附近设有温度探头、湿度探头和压力探头； 发酵罐内靠近活动顶盖的位置垂直设置二流体喷嘴系统，所述的二流体喷嘴系统 包括1~10个喷嘴和二流体喷嘴管路，喷嘴通过二流体喷嘴管路与发酵罐外部气液管路 串联，所述发酵罐外部气液管路为相互并联的无菌水管路、种子液管路、蒸汽管路和气体管 路； 所述的加料系统包括依次相连的电动机、加料斗、输送螺杆、出料管；其中，输送螺杆外部设有加热夹套、保温夹套和冷却夹套；出料管与发酵罐相连，且出料管与发酵罐相连且正对最上层传输带沿传输方向的 起始处。 其中，所述的发酵罐为不锈钢材质，发酵罐底端设有出料口，发酵罐通过底部的第 一支架和第二支架固定在底座上。 其中，所述的夹套上设有热交换介质进口和热交换介质出口，热交换介质进口设 于夹套最顶端，热交换介质出口设于夹套最底端，且热交换介质进口和热交换介质出口在 水平方向上的位置远离。 其中，第一活动顶盖与发酵罐侧壁连接处设有固定螺栓，第二活动顶盖与酵罐侧 壁连接处设有固定螺栓。 其中，发酵罐内部自上而下设有三层传输带，分别为第一传输带、第二传输带和第 三传输带，相邻两层传输带传输方向相反，且保证物料沿第一传输带传输至尽头时可以自 由下落至第二传输带沿传输方向的起始处，物料再沿第二传输带传输至尽头时可以自由下 落至第三传输带沿传输方向的起始处，第三传输带沿传输方向的传输尽头正对出料口的正 上方。 其中，所述的二流体喷嘴系统包括4个喷嘴、第一二流体喷嘴管路和第二二流体 喷嘴管路，4个喷嘴采用并联的方式同时与第一二流体喷嘴管路和第二二流体喷嘴管路连 通；无菌水管路和蒸汽管路相互并联，再与第一二流体喷嘴管路串联；种子液管路和气体 管路相互并联，再与第二二流体喷嘴管路串联；无菌水管路上设有第一液体过滤器和第二 液体过滤器，蒸汽管路上设有蒸汽发生器，种子液管路外接接种瓶，气体管路上设有第一气 体过滤器和第二气体过滤器；无菌水管路和种子液管路上分别设有气体流量计，蒸汽管路 和气体管路上分别设有气体流量计。 其中，出料管底端正对最上层传输带沿传输方向的起始处，出料管上设有蝶阀，蝶 阀位于发酵罐外。 其中，冷却夹套由循环水进行冷却，加热夹套由电加热系统进行加热，保温夹套由 酚醛保温材料进行保温；其中，进入输送螺杆的物料总是先经过加热夹套，再经过保温夹 套，最后经过冷却夹套。 其中，回转真空双锥干燥机顶部进料口通过活套法兰与出料口连通。 上述的一体化固态发酵反应器在培养好氧微生物、厌氧微生物以及兼性厌氧微生 物进行固态发酵中的应用。 其中，上述一体化固态发酵反应器的使用方法包括装料灭菌一传输一发酵一卸 料一干燥过程，如此往复进行，可实现灭菌、发酵、干燥的重复进行，大大缩短了了发酵时 间，具体步骤为： 装料灭菌：由培养基制备罐中的加料斗加入物料，并由绞龙搅拌均匀，通入蒸汽、 控制条件对物料进行灭菌； 传输：开启培养基制备罐内部的绞龙，并打开蝶阀开关，同时启动发酵罐传输带动 力，调节速度，使物料均匀地分布在3层传输带上； 发酵：调节罐体内部温度、湿度、通气量适宜后，由负压接入种子液，开启接种管道 阀门，将种子液喷洒于物料表面，完成接种。发酵过程中，轻轻地开启传输带动力同时打开 出料口，完成取样； 卸料：开启传输带，打开出料口，输送出物料； 干燥：对需要干燥的发酵产品，连接好真空干燥机，开启加热装置并设置真空度， 干燥物料至所需要求。 有益效果 本专利技术中的一体化固态发酵器，具有自动化强度高，发酵过程稳定，操作简便，能 进行单批次和多批次发酵生产的优点，可应用于好氧、厌氧及兼性厌氧微生物的固态发酵， 不论是哪种应用，该生产装置都具有以下优点或效果： 1、自动化控制：本专利技术中的生产装置应用了螺杆、传输带输送系统，使物料加入 后，自动控制各个过程，满足了现代发酵工艺的要求，大大降低了人工劳动强度，提高了生 产效率。 2、原位灭菌、连续发酵：本专利技术中的生产装置物料灭菌、发酵是在同一个系统不同 罐体中进行，有效地避免离位灭菌带来的杂菌污染问题，同时能够实现发酵的连续进行。 3、本专利技术中的真空干燥机干燥效果显著，较常压干燥，具有减少干燥时间，容易控 制，受热均匀，还可以使产品的质量得到提高。 4、本专利技术中的二流体喷嘴集加湿、接种、通气、蒸汽管道功能于一身，免去了多重 管道带来罐体结构的繁琐。而且通过该装置使液体形成雾化状态，能更加均匀地喷洒于物 料之上。5、本专利技术中加湿所用的无菌水是经过液体过滤器制备的，较传统的灭菌方法简 单，同时节约灭菌所耗费的能源。【附图说明】 图1为一体化固态发酵反应器的主视图。 图2为二流体喷嘴系统示意图。 图3为实施例2中单批次固体发酵y-聚谷氨酸示意图。...
【技术保护点】
一种一体化固态发酵反应器，其特征在于，包括依次相连的加料系统(10)、发酵罐(1)和回转真空双锥干燥机(11)；所述的发酵罐(1)为卧式发酵罐，发酵罐外周设有夹套(4‑1)，发酵罐(1)水平方向两侧设有第一活动顶盖(2‑1)和第二活动顶盖(2‑2)，发酵罐(1)底端设有出料口(8)，发酵罐(1)内部自上而下设有2～10层传输带，相邻两层传输带传输方向相反，且保证物料沿上一层传输带传输至尽头时可以自由下落至下一层传输带沿传输方向的起始处，最下一层传输带沿传输方向的尽头正对出料口(8)的正上方；发酵罐(1)顶部设有出气孔(9)，出气孔(9)附近设有温度探头(7‑1)、湿度探头(7‑2)和压力探头(7‑3)；发酵罐(1)内靠近活动顶盖(2‑2)的位置垂直设置二流体喷嘴系统(6)，所述的二流体喷嘴系统(6)包括1～10个喷嘴和二流体喷嘴管路，喷嘴通过二流体喷嘴管路与发酵罐(1)外部气液管路串联，所述发酵罐(1)外部气液管路为相互并联的无菌水管路、种子液管路、蒸汽管路和气体管路；所述的加料系统(10)包括依次相连的电动机(10‑7)、加料斗(10‑6)、输送螺杆(10‑2)、出料管(10‑1)；其中，输送螺杆(10‑2)外部设有加热夹套(10‑5)、保温夹套(10‑4)和冷却夹套(10‑3)；出料管(10‑1)与发酵罐(1)相连，且出料管(10‑4)与发酵罐(1)相连且正对最上层传输带沿传输方向的起始处。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯小海，王程，梁金丰，汤宝，徐虹，许宗奇，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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