本實(shí)用新型涉及生物發(fā)酵設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微生物固體發(fā)酵用固體發(fā)酵罐。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)內(nèi)外存在一些產(chǎn)品是采用微生物固體發(fā)酵法進(jìn)行生產(chǎn)，這種工藝一般都是采用先發(fā)酵后提取的兩階段法工藝，比如專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00310104817.5的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利中公開(kāi)的纖維素酶固體發(fā)酵大規(guī)模生產(chǎn)方法。采用兩階段法工藝方式發(fā)酵，有兩個(gè)很明顯的弊端：第一，在微生物發(fā)酵后期，由于發(fā)酵代謝產(chǎn)物的連續(xù)積累，極易產(chǎn)生負(fù)反饋調(diào)控作用，從而影響發(fā)酵表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步提高，從而無(wú)法達(dá)到更高的產(chǎn)量及效率；第二，采用兩階段法生產(chǎn)(即先發(fā)酵后提取)，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)設(shè)備，還容易造成提取階段廢水的大量產(chǎn)生，不利于環(huán)保。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種固體發(fā)酵罐，可以實(shí)現(xiàn)微生物固體發(fā)酵與分泌性代謝產(chǎn)物浸提同時(shí)進(jìn)行,從而達(dá)到節(jié)省時(shí)間、提高效率的目的。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種固體發(fā)酵罐，包括發(fā)酵罐罐體，在所述發(fā)酵罐罐體內(nèi)的中部設(shè)置有發(fā)酵床架，在所述發(fā)酵罐罐體的側(cè)壁上安裝有罐體側(cè)門(mén)，所述罐體側(cè)門(mén)設(shè)置在所述發(fā)酵床架的上方；所述發(fā)酵罐罐體的底部設(shè)置有放料管道，所述發(fā)酵罐罐體的頂部安裝有噴淋裝置，所述放料管道和所述噴淋裝置通過(guò)安裝在所述發(fā)酵罐罐體外部的循環(huán)管道連通，所述循環(huán)管道上串接有耐高溫隔膜泵，在位于所述放料管道和所述耐高溫隔膜泵之間的循環(huán)管道上設(shè)置有閥門(mén)，所述放料管道的末端安裝有放料閥，在所述發(fā)酵罐罐體的頂部還設(shè)置有接種口。

優(yōu)選的，所述發(fā)酵罐罐體的底部形狀為漏斗形。發(fā)酵罐罐體底部的漏斗形區(qū)域作為液體收集池，用于收集液體。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，在位于所述放料管道和所述耐高溫隔膜泵之間的循環(huán)管道上還連接有新鮮營(yíng)養(yǎng)液管道，所述新鮮營(yíng)養(yǎng)液管道上設(shè)置有閥門(mén)。新鮮營(yíng)養(yǎng)液管道用于連續(xù)發(fā)酵及浸提，循環(huán)管道和新鮮營(yíng)養(yǎng)液管道之間可以通過(guò)閥門(mén)切換。閥門(mén)優(yōu)選為耐高溫的隔膜閥。

所述發(fā)酵床架由中空管道制成，所述中空管道內(nèi)用于通入不同溫度的恒溫流體。在中空管道內(nèi)通入不同溫度的恒溫流體，例如冷水或熱水，可以起到降溫和保溫作用，以滿足發(fā)酵階段菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物代謝對(duì)溫度的要求。

所述發(fā)酵罐罐體的底部設(shè)置有用于提供潔凈空氣的通風(fēng)管道，所述發(fā)酵罐罐體的頂部設(shè)置有用于排氣的排氣管道，所述通風(fēng)管道和所述排氣管道上均設(shè)置有閥門(mén)。設(shè)置通風(fēng)管道和排氣管道可以滿足一些好氧微生物發(fā)酵對(duì)溶氧的要求。

所述通風(fēng)管道上還連接有一蒸汽管道，所述蒸汽管道上設(shè)置有閥門(mén)。通風(fēng)管道和蒸汽管道之間可以通過(guò)閥門(mén)切換，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)酵罐內(nèi)部、培養(yǎng)基及循環(huán)管道內(nèi)部在位蒸汽滅菌，滿足對(duì)于一些對(duì)潔凈度要求比較高的微生物發(fā)酵的要求。

所述發(fā)酵罐罐體的側(cè)壁上安裝有兩個(gè)罐體側(cè)門(mén)，兩個(gè)罐體側(cè)門(mén)相對(duì)設(shè)置。在發(fā)酵床架較大時(shí)，可以方便工作人員操作。

所述發(fā)酵床架為上下設(shè)置的兩層結(jié)構(gòu)，均由中空管道制成，所述中空管道采用金屬材質(zhì)。將發(fā)酵床架設(shè)置為上下兩層結(jié)構(gòu)，可以提高發(fā)酵罐的利用率，提高發(fā)酵罐的生產(chǎn)效率，并且也便于工作人員操作。金屬材質(zhì)優(yōu)選不銹鋼材質(zhì)。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型提供的固體發(fā)酵罐，所述放料管道和所述噴淋裝置通過(guò)安裝在所述發(fā)酵罐罐體外部的循環(huán)管道連通，所述循環(huán)管道上串接有耐高溫隔膜泵，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵罐罐內(nèi)液體在頂部和底部之間間歇或連續(xù)循環(huán)流動(dòng)，在發(fā)酵床架上可以鋪固體培養(yǎng)基，作為微生物繁殖代謝的固定場(chǎng)所，罐體側(cè)門(mén)設(shè)置在所述發(fā)酵床架的上方，即發(fā)酵罐的罐體側(cè)門(mén)高于發(fā)酵床架設(shè)置，可以方便工作人員打開(kāi)罐體側(cè)門(mén)，在發(fā)酵床架上進(jìn)行固體培養(yǎng)基勻鋪及在罐內(nèi)進(jìn)行清洗操作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的固體發(fā)酵罐可以實(shí)現(xiàn)微生物固體發(fā)酵與分泌性代謝產(chǎn)物浸提同時(shí)進(jìn)行,可以大大節(jié)約發(fā)酵產(chǎn)物浸提的生產(chǎn)時(shí)間和設(shè)備投入，從而達(dá)到節(jié)省時(shí)間、提高效率的目的。

另外，通過(guò)發(fā)酵過(guò)程中的間歇循環(huán)浸提、新鮮營(yíng)養(yǎng)液置換，可以實(shí)現(xiàn)固體發(fā)酵的連續(xù)化生產(chǎn)，降低產(chǎn)物和副產(chǎn)物抑制，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率及減少?gòu)U水排放的目的。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型提供的一種固體發(fā)酵罐實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型提供的另一種固體發(fā)酵罐實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例。但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本說(shuō)明書(shū)所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開(kāi)內(nèi)容的理解更加透徹全面。

需要說(shuō)明的是，除非另有定義，本說(shuō)明書(shū)所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。在本實(shí)用新型的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是用于限制本實(shí)用新型。

實(shí)施例1

以下結(jié)合圖1對(duì)本實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1，本實(shí)施例提供的固體發(fā)酵罐，包括發(fā)酵罐罐體1，在發(fā)酵罐罐體1內(nèi)的中部設(shè)置有發(fā)酵床架2，發(fā)酵床架2的下面設(shè)置有發(fā)酵床架支撐座13，發(fā)酵床架2由中空管道制成，中空管道內(nèi)用于通入不同溫度的恒溫流體。在發(fā)酵罐罐體1的側(cè)壁上安裝有罐體側(cè)門(mén)3，罐體側(cè)門(mén)3設(shè)置在發(fā)酵床架2的上方，便于工作人員開(kāi)啟罐體側(cè)門(mén)3，在發(fā)酵床架2上進(jìn)行固體培養(yǎng)基勻鋪及在罐內(nèi)進(jìn)行清洗操作；發(fā)酵罐罐體1的底部設(shè)置有放料管道4，發(fā)酵罐罐體1的頂部安裝有噴淋裝置7，噴淋裝置7包括設(shè)置在發(fā)酵罐罐體1內(nèi)的噴淋頭和延伸至發(fā)酵罐罐體1外的噴淋液輸入管道，放料管道4和噴淋裝置7通過(guò)安裝在發(fā)酵罐罐體1外部的循環(huán)管道5連通，循環(huán)管道5的一端與放料管道4連接，循環(huán)管道5的另一端與噴淋液輸入管道連接，循環(huán)管道5上串接有耐高溫隔膜泵6，在位于放料管道4和耐高溫隔膜泵6之間的循環(huán)管道上設(shè)置有閥門(mén)，放料管道4的末端安裝有放料閥，在發(fā)酵罐罐體1的頂部還設(shè)置有接種口8。

發(fā)酵罐罐體1的底部形狀為漏斗形，該區(qū)域?yàn)橐后w收集池，用于收集液體，液體收集池下部連接放料管道4。在位于放料管道4和耐高溫隔膜泵6之間的循環(huán)管道上還連接有新鮮營(yíng)養(yǎng)液管道9，新鮮營(yíng)養(yǎng)液管道9上設(shè)置有閥門(mén)。發(fā)酵罐罐體1的底部設(shè)置有用于提供潔凈空氣的通風(fēng)管道10，發(fā)酵罐罐體1的頂部設(shè)置有用于排氣的排氣管道11，通風(fēng)管道10和排氣管道11上均設(shè)置有閥門(mén)。通風(fēng)管道10上還連接有一蒸汽管道12，蒸汽管道12上設(shè)置有閥門(mén)。

通過(guò)循環(huán)管道5和串接在循環(huán)管道5上的耐高溫隔膜泵6，將液體收集池收集的液體從放料管道4引至噴淋裝置7，實(shí)現(xiàn)液體在固體發(fā)酵罐頂部和底部之間間歇或連續(xù)循環(huán)流動(dòng)；發(fā)酵床架2上部可以鋪固體培養(yǎng)基，作為微生物繁殖代謝的發(fā)酵床。

常溫操作時(shí)，打開(kāi)罐體側(cè)門(mén)3，由工人對(duì)固體發(fā)酵罐內(nèi)腔及附屬管道進(jìn)行清洗，清洗結(jié)束后，打開(kāi)放料閥，從底部放料管道4排放清洗廢液，之后關(guān)閉放料閥。然后穿上潔凈鞋，在發(fā)酵床架2上鋪上新鮮固體培養(yǎng)基，然后關(guān)好罐體側(cè)門(mén)3。之后依次將附屬管道閥門(mén)關(guān)閉，通過(guò)耐高溫隔膜泵6向罐內(nèi)泵入一定量的新鮮營(yíng)養(yǎng)液，開(kāi)啟循環(huán)水泵，向發(fā)酵床架2的中空管道內(nèi)通入恒溫水來(lái)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)基升至培養(yǎng)溫度，通過(guò)接種針及蠕動(dòng)泵于頂部接種口8接入活化好的液態(tài)菌種，通過(guò)噴淋，均勻涂布在固體發(fā)酵培養(yǎng)基表面，然后通過(guò)耐高溫隔膜泵6實(shí)現(xiàn)上下幾次液體循環(huán)，實(shí)現(xiàn)菌種在不同料層之間的均勻分布，然后進(jìn)行微生物生長(zhǎng)繁殖和代謝，期間每隔一段時(shí)間通過(guò)耐高溫隔膜泵6實(shí)現(xiàn)上下幾次液體循環(huán)，完成浸提過(guò)程以及營(yíng)養(yǎng)液重新分布過(guò)程，期間可通過(guò)底部的放料管道4取樣，定期監(jiān)測(cè)目的產(chǎn)物含量，達(dá)到工藝要求值時(shí)，可進(jìn)行放料，終止本輪發(fā)酵。

加熱滅菌操作時(shí)，打開(kāi)罐體側(cè)門(mén)3，由工人對(duì)固體發(fā)酵罐內(nèi)腔及附屬管道進(jìn)行清洗，清洗結(jié)束后，從底部放料管道4排放清洗廢液；然后穿上潔凈鞋，在發(fā)酵床架2上鋪上新鮮固體培養(yǎng)基，關(guān)好罐體側(cè)門(mén)3。然后依次將附屬管道閥門(mén)關(guān)閉，通過(guò)耐高溫隔膜泵6向罐內(nèi)泵入一定量的新鮮營(yíng)養(yǎng)液，開(kāi)啟循環(huán)水泵，打開(kāi)蒸汽管道12上設(shè)置的閥門(mén)，通過(guò)控制該閥門(mén)的開(kāi)啟度以及排氣管道11上閥門(mén)的關(guān)閥度，控制罐溫至121℃，滅菌30分鐘。滅菌結(jié)束后，切換至通風(fēng)管道10，同時(shí)通過(guò)向發(fā)酵床架2的中空管道中通入冷卻水來(lái)實(shí)現(xiàn)罐體及培養(yǎng)基保壓降溫，降至培養(yǎng)溫度時(shí)，通過(guò)接種針及蠕動(dòng)泵于頂部接種口8接入活化好的液態(tài)菌種，通過(guò)噴淋，均勻涂布在固體發(fā)酵培養(yǎng)基表面，然后通過(guò)耐高溫隔膜泵6實(shí)現(xiàn)上下幾次液體循環(huán)，實(shí)現(xiàn)菌種在不同料層之間的均勻分布，然后控制溫度和通風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)微生物生長(zhǎng)繁殖和代謝，發(fā)酵期間可通過(guò)取樣定期檢測(cè)目的產(chǎn)物含量，達(dá)到工藝要求值時(shí)，可進(jìn)行放料，同時(shí)泵入新的一批新鮮營(yíng)養(yǎng)液，利用上一批繁殖好的固體微生物，進(jìn)行下一批發(fā)酵生產(chǎn)，直至產(chǎn)物代謝速率明顯降低時(shí)，終止本輪發(fā)酵。

實(shí)施例2

如圖2所示，本實(shí)施例提供的固體發(fā)酵罐，與實(shí)施例1提供的固體發(fā)酵罐的區(qū)別在于：發(fā)酵罐罐體1的側(cè)壁上安裝有兩個(gè)罐體側(cè)門(mén)3，兩個(gè)罐體側(cè)門(mén)3相對(duì)設(shè)置，發(fā)酵床架2為上下設(shè)置的兩層結(jié)構(gòu)，均由中空管道制成，中空管道采用不銹鋼材質(zhì)。

本實(shí)施例提供的固體發(fā)酵罐，相對(duì)設(shè)置兩個(gè)罐體側(cè)門(mén)3，在發(fā)酵床架較大時(shí)，可以方便工作人員操作。發(fā)酵床架2為上下設(shè)置的兩層結(jié)構(gòu)，將發(fā)酵床架2設(shè)置為上下兩層結(jié)構(gòu)，可以提高發(fā)酵罐的利用率，提高發(fā)酵罐的生產(chǎn)效率，并且也便于工作人員操作。

以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均包括在本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。