專利名稱：固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)酵反應(yīng)器裝置，特別是涉及一種固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器裝置，可廣泛應(yīng)用于固態(tài)發(fā)酵的各種體系。
固態(tài)發(fā)酵與液體發(fā)酵相比，具有許多優(yōu)點(diǎn)固態(tài)發(fā)酵的技術(shù)要求相對(duì)較低，易于移植；可降低單位體積底物所占的反應(yīng)器體積；有較高的產(chǎn)物濃度，能減少廢物的處理量，其初級(jí)原料可被利用等。目前，工業(yè)上普遍采用的固態(tài)發(fā)酵裝置為淺盤或培養(yǎng)池。小規(guī)模發(fā)酵過程(主要指實(shí)驗(yàn)室研究和部分固態(tài)發(fā)酵廠制備種子)采用箱式發(fā)酵設(shè)備，這種發(fā)酵設(shè)備是在淺盤或培養(yǎng)池的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，使整個(gè)發(fā)酵過程處在一個(gè)發(fā)酵反應(yīng)容器中，設(shè)備中一般有一個(gè)層載料器，載料器的作用有兩個(gè)一是載料，二是空氣分布。這種設(shè)備由于只有一個(gè)料層，為了提高設(shè)備利用率，料層一般裝得較厚，為排出發(fā)酵過程產(chǎn)生的大量熱量，一般采用加大通氣量、人工或機(jī)械攪拌等，即使這樣，料層內(nèi)的熱量不能及時(shí)排出，造成溫度梯度較大，影響菌體生長及代謝產(chǎn)物的積累。因此，目前采用的箱式發(fā)酵設(shè)備盡管較淺盤或培養(yǎng)池有了部分改進(jìn)，但仍存在著一些不可克服的問題1．氧氣和揮發(fā)代謝產(chǎn)物的傳遞差；2．發(fā)酵熱的排出及物料發(fā)酵過程的恒溫差；3．人工或機(jī)械攪拌帶來的染菌機(jī)會(huì)的增加；4．物料的堆集產(chǎn)生的空氣分布不均勻；5．為補(bǔ)充由于通風(fēng)及蒸發(fā)帶走的水份，一般需將裝載的料層取出或直接對(duì)其進(jìn)行多次撒水，不但增加染菌機(jī)會(huì)而且料層中水份分布不均勻。
本實(shí)用新型目的在于針對(duì)上述固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置存在的諸多缺陷與不足，提供一種新型固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器，該反應(yīng)器免除機(jī)械或人力攪拌物料，采用自動(dòng)霧化裝置補(bǔ)充水份和菌體生長及代謝所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，反應(yīng)器內(nèi)溫度、水份均勻，發(fā)酵產(chǎn)生的熱量傳遞性能好，這種反應(yīng)器適合菌體生長、放大，并且可提高產(chǎn)物產(chǎn)量和質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器結(jié)構(gòu)包括密閉容器和霧化裝置。其中密閉容器可以是塔式或箱式，安放方式可以是立式，也可以是臥式；密閉容器內(nèi)設(shè)有單層或多層水平放置的載料器，載料器底部為網(wǎng)格或帶孔結(jié)構(gòu)，密閉容器中每層載料器的一側(cè)均留有氣體流動(dòng)口，每相隔的兩層載料器的氣體流動(dòng)口在同一側(cè)，使密閉容器內(nèi)的氣體沿載料器呈折流流動(dòng)，密閉容器上部的氣體出口處有控制壓力的控壓閥，其容器操作為帶壓操作，壓力范圍為小于10Kg/cm2(表壓)。
其霧化裝置可安裝于密閉容器內(nèi)的底部也可以安裝于密閉容器的外部，通過霧化控制閥將霧化噴嘴通入每層載料器的上方或下方，可以每層載料器安裝一臺(tái)或多臺(tái)霧化裝置，也可以所有載料器共用一臺(tái)或多臺(tái)霧化裝置。其具體數(shù)量根據(jù)密閉容器中菌體發(fā)酵的需要而確定。霧化裝置可以是高速氣流粉碎霧化裝置，也可以是超聲波霧化裝置，其霧化液可以是單純的純水，也可以是含有營養(yǎng)成分(碳源，有機(jī)或無機(jī)氮源，無機(jī)鹽，維生素，生長素等)的水溶液。
為了提高換熱的效率，可在本實(shí)用新型提供的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器的密閉容器的外部安裝換熱夾套，或在其內(nèi)部安裝蛇形管換熱裝置。本實(shí)用新型提供的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器，由于菌體是在密閉容器內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵反應(yīng)，所以染菌機(jī)會(huì)少，其載料器為多層，不但可增加產(chǎn)量，同時(shí)使每層物料可以相對(duì)放的薄一些，這樣可以增加其透氣性，利于發(fā)酵過程中熱量的擴(kuò)散，載料器一側(cè)設(shè)有氣體流動(dòng)口，可使氣體在密閉容器內(nèi)的載料器中進(jìn)行折流流動(dòng)，使得容器內(nèi)溫度梯度降低，氣體混合均勻。
本實(shí)用新型設(shè)有霧化裝置，其霧化裝置根據(jù)需要，可以在每層安裝一個(gè)或多個(gè)，可以幾層共用一個(gè)或多個(gè)，可以整個(gè)密閉容器用一個(gè)或多個(gè)。霧化裝置根據(jù)需要可以安裝在密閉容器內(nèi)部，可以安裝在外部，可以作為反應(yīng)器的輔件與反應(yīng)器安裝在一起。
霧化方法采用高速氣流粉碎法、超聲波霧化等方法。霧化液可以是單純的純水，也可以是含有營養(yǎng)成分(碳源，有機(jī)或無機(jī)氮源、無機(jī)鹽、維生素、生長素等)的水溶液。即該反應(yīng)器補(bǔ)充水份及營養(yǎng)采用霧化形式，以連續(xù)或間歇方式，補(bǔ)充水份的目的在于保持反應(yīng)器內(nèi)物料的水份及空氣的濕度，帶走發(fā)酵產(chǎn)生的熱量，補(bǔ)充的營養(yǎng)更有利于菌體生長、產(chǎn)物的積累。水或含營養(yǎng)物的溶液通過霧化裝置形成直徑小于1mm的霧滴，可以與空氣混合后進(jìn)入反應(yīng)器，可以直接進(jìn)入反應(yīng)器，也可以直接在反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生。
以下結(jié)合附圖、實(shí)施例詳細(xì)描述本實(shí)用新型。
附


圖1為固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。其中(1)霧化控制閥(2)霧化裝置 (3)空氣進(jìn)氣口 (4)密閉容器(5)氣體流動(dòng)口(6)載料器(7)發(fā)酵物料(8)氣體出口(9)控壓閥(10)壓力表由圖知，本實(shí)用新型及實(shí)施例提供的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器的密閉容器(4)為立式放置的長圓罐體狀密閉容器，其中水平安裝有八層堆放有發(fā)酵物料(7)的載料器(6)，每層載料器(6)一側(cè)留有氣體流動(dòng)口(5)，每相隔的兩層載料器的氣體流動(dòng)口在同一側(cè)，氣體在密閉容器(4)中由下至上經(jīng)過各層載料器呈折流流動(dòng)，使得每層載料器上的物料免去機(jī)械和人力攪動(dòng)，同時(shí)有利于熱量的傳遞，使其溫度、濕度分布均勻。在密閉容器(4)的外部一側(cè)安裝多臺(tái)(9臺(tái))霧化裝置(2)，其霧化裝置(2)分別通過霧化控制閥(1)將霧化噴嘴安置于密閉容器(4)中每層載料器(6)下方和最上層載料器(6)上方，當(dāng)然這些霧化裝置也可以設(shè)置于密閉容器內(nèi)部，可以每層載料器用一臺(tái)或多臺(tái)霧化裝置，也可以整個(gè)密閉容器中的載料器共用一臺(tái)或多臺(tái)霧化裝置，密閉容器(4)上部的氣體出口(8)上安裝有控壓閥(9)，其壓力通過壓力表(10)顯示，密閉容器(4)為帶壓操作，壓力范圍為小于10Kg/cm2(表壓)。
權(quán)利要求1．一種固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器，由發(fā)酵容器及載料器組成，其特征在于其組成還包括霧化裝置，其中發(fā)酵容器為密閉容器，密閉容器內(nèi)設(shè)有多層水平放置的載料器，每層載料器一側(cè)留有使密閉容器內(nèi)的氣體呈折流流動(dòng)的氣體流動(dòng)口，每相隔的兩層載料器的氣體流動(dòng)口在同一側(cè)；密閉容器上部的氣體出口上安裝有控壓閥，一臺(tái)或多臺(tái)霧化裝置安裝于密閉容器的底部或安裝在密閉容器的外部，并通過霧化控制閥將霧化噴嘴安置于每層載料器的上方或下方，可以每層安裝一臺(tái)或多臺(tái)霧化裝置，也可以所有載料器共用一臺(tái)或多臺(tái)霧化裝置。
2．按權(quán)利要求1所述的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器，其特征在于所述的密閉容器為塔式或箱式密閉容器，安放方式為立式或臥式。
3．按權(quán)利要求1所述的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器，其特征在于所述的載料器底部為網(wǎng)格或帶孔結(jié)構(gòu)。
4．按權(quán)利要求1所述的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器，其特征在于所述的密閉容器內(nèi)壓力為小于10Kg/cm2(表壓)。
5．按權(quán)利要求1或2或3或4所述的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器，其特征在于在所述的密閉容器的外部可安裝換熱夾套或在其內(nèi)部安裝蛇形管換熱裝置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器:由密閉容器和霧化裝置組成,密閉容器為帶壓操作,其內(nèi)部設(shè)有水平放置的多層載料器,每層載料器一側(cè)均留有使氣體呈折流流動(dòng)的氣體流動(dòng)口;一臺(tái)或多臺(tái)霧化裝置安裝在密閉容器的內(nèi)部或外部,霧化液為純水或含有營養(yǎng)成分的水溶液,該反應(yīng)器采用氣體折流流動(dòng),物料不需攪拌,從而減少了染菌機(jī)會(huì),并使反應(yīng)器內(nèi)溫度、濕度均勻,熱傳遞效果增強(qiáng),自動(dòng)霧化補(bǔ)充水分及養(yǎng)分,更適合菌體生長、放大,可提高產(chǎn)物產(chǎn)量和質(zhì)量。
文檔編號(hào)C12M1/20GK2324156SQ972003
公開日1999年6月16日 申請(qǐng)日期1997年1月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月9日
發(fā)明者王立新, 歐陽藩, 陳春珍, 李占銘, 石紅, 莫海濤, 柳麗萍 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院化工冶金研究所