本实用新型属于固态发酵技术领域，涉及一种固态发酵装置。
背景技术：
根据发酵过程培养基质的不同，发酵方式分为固态发酵和液态发酵。其中，固态发酵具有以下优势：
(1)培养基质来源广，如谷物类、小麦麸、小麦草、大宗谷物或农产品等均可被使用，发酵原料成本较低；
(2)培养基质的前处理步骤少，如简单加水使培养基质潮湿，或简单磨破基质增加接触面积即可，不需特殊机具，易于操作；
(3)能产生特殊产物或使产物具有更加优异的特性，如经固态发酵的红麴产生的红色色素是液体发酵的十倍；
(4)下游的回收纯化过程及废弃物处理通常较为简便，通常是将整个培养基质全部利用，如用作饲料添加物而毋需回收及纯化，环境污染小。
然而，由于固态发酵是使微生物在较为致密的培养基质中进行发酵，传热效率低，因此固态发酵过程中的代谢热往往难以移除，常造成培养基质温度过高，影响了发酵的效果，且现有的固态发酵工艺中，各工序之间多为人工间歇操作，生产效率低，限制了其大规模生产。
技术实现要素：
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种生产效率高的固态发酵装置。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种固态发酵装置，该装置包括壳体以及一上一下分别设置在壳体内部的搅拌混合单元、发酵单元，所述的搅拌混合单元与发酵单元之间设有用于将搅拌混合单元及发酵单元连通或隔断的活动分隔机构，所述的壳体的顶部分别设有主进料口、辅进料口，所述的壳体的底部设有可拆卸式取料底板。主进料口用于向壳体内加入培养基质，辅进料口用于向壳体内加入无菌水、营养液等辅料及菌种液。
所述的搅拌混合单元包括沿水平方向设置在壳体内部的水平搅拌器以及多个沿竖直方向设置在壳体内部的竖直搅拌器。水平方向的搅拌和竖直方向的搅拌同时进行，能够对培养基质进行快速且充分的搅拌，当加入辅料或菌种液后，能够快速且充分地混合均匀。
作为优选的技术方案，多个竖直搅拌器均匀布设在壳体内部，并对称设置在水平搅拌器的两侧。
所述的水平搅拌器包括沿水平方向设置在壳体内部的水平搅拌转轴、多个相互交错布设在水平搅拌转轴上的水平搅拌转轴叶片以及与水平搅拌转轴传动连接的水平搅拌转轴驱动电机，所述的竖直搅拌器包括沿竖直方向设置在壳体内部的竖直搅拌转轴、设置在竖直搅拌转轴上的竖直搅拌转轴叶片以及与竖直搅拌转轴传动连接的竖直搅拌转轴驱动电机。水平搅拌转轴叶片在竖直平面内绕水平搅拌转轴转动，竖直搅拌转轴叶片在水平平面内绕竖直搅拌转轴转动。
所述的搅拌混合单元还包括设置在壳体侧面的搅拌混合单元进气口以及设置在壳体顶部的搅拌混合单元出气口，所述的搅拌混合单元进气口位于活动分隔机构的上部。搅拌混合单元进气口能够将高温蒸汽送入搅拌混合单元中，用于对培养基质进行高温杀菌，之后蒸汽由搅拌混合单元出气口排出；高温杀菌之后，搅拌混合单元进气口将无菌空气送入搅拌混合单元中，用于对高温培养基质进行降温，之后无菌空气由搅拌混合单元出气口排出。
所述的发酵单元包括设置在壳体内部的发酵杯托架以及多个均匀布设在发酵杯托架上的发酵杯。搅拌混合单元中经过接种后的培养基质进入发酵单元中并分散于各个发酵杯中进行发酵，由于将原有工艺中堆积在一起的致密培养基质分成多个小部分，并分散于各个发酵杯中，因而增大了培养基质的比表面积和传热效率，有利于及时将发酵过程中产生的代谢热移除，保证固态发酵的恒温进行，提高发酵效果。
作为优选的技术方案，所述的发酵杯的侧壁上设有多个小孔。发酵杯侧壁上的小孔更利于发酵过程中的散热和换气。
作为优选的技术方案，所述的发酵杯的上部直径大于下部直径，呈倒三角状。
所述的发酵杯托架的中部向上拱起，所述的壳体的内侧面沿竖直方向设有滑槽，所述的发酵杯托架的两端滑动设置在滑槽内。搅拌混合单元中经过接种后的培养基质进入发酵单元中后，先落入发酵杯托架中部的发酵杯中，当发酵杯托架中部的发酵杯中填满培养基质后，后进入发酵单元中的培养基质再逐渐滑入发酵杯托架两侧的发酵杯中，实现仅依靠培养基质的重力作用便可将培养基质均匀分散在各个发酵杯中。当发酵过程结束后，打开取料底板，将发酵杯托架沿滑槽滑出壳体，之后将发酵杯内的产物移除后，再将发酵杯托架沿滑槽滑入壳体。
作为优选的技术方案，所述的发酵杯托架的两端与滑槽之间设有固定螺栓。当将发酵杯托架沿滑槽滑入壳体后，旋入固定螺栓，将发酵杯托架的两端固定在滑槽内。
所述的发酵单元还包括设置在壳体侧面并位于发酵杯托架下部的发酵单元进气口以及设置在壳体侧面并位于活动分隔机构与发酵杯托架之间的发酵单元出气口。在发酵过程中，通过发酵单元进气口向发酵单元内持续通入恒温无菌空气，保证发酵过程在恒温环境下进行；同时，无菌空气也有利于及时将发酵过程中产生的代谢热移除。
所述的活动分隔机构包括一对并列设置在壳体内部且分别与壳体内侧面铰接的活动板以及与活动板传动连接的气缸。当两个活动板均处于水平位置时，恰好将搅拌混合单元及发酵单元隔断；当通过气缸打开活动板，使两个活动板均位于倾斜位置时，搅拌混合单元及发酵单元之间连通，搅拌混合单元内的培养基质通过两个活动板之间的空间落入发酵单元中。
作为优选的技术方案，所述的活动板的一端与壳体内侧面铰接，另一端设有密封垫。当两个活动板均处于水平位置时，密封垫能够将两个活动板之间的空隙完全封闭，保证将搅拌混合单元及发酵单元之间完全隔断。
所述的气缸的一端与壳体的内侧面铰接，另一端与活动板传动连接。
所述的取料底板与壳体底部之间通过卡扣形式可拆卸式连接。取料底板与壳体底部之间也可通过螺栓连接等其它形式可拆卸式连接。
该装置还包括分别设置在壳体内部的温度传感器、湿度传感器及压力传感器。温度传感器、湿度传感器及压力传感器能够实时监测壳体内搅拌混合单元及发酵单元的工作状态。
该装置还包括分别与水平搅拌转轴驱动电机、竖直搅拌转轴驱动电机、气缸、温度传感器、湿度传感器及压力传感器电连接的电气控制器。
本实用新型在实际应用时，通过主进料口向壳体内加入培养基质，并启动水平搅拌器及竖直搅拌器，将培养基质搅拌均匀；通过搅拌混合单元进气口将蒸汽送入搅拌混合单元中，对培养基质进行高温杀菌，之后再通过搅拌混合单元进气口将无菌空气送入搅拌混合单元中，对高温的培养基质进行降温；通过辅进料口向壳体内加入无菌水、营养液等辅料及菌种液，并搅拌均匀；通过气缸打开活动板，使两个活动板均位于倾斜位置，将搅拌混合单元及发酵单元之间连通，使搅拌混合单元内的培养基质通过两个活动板之间的空间落入发酵单元中，并均匀分散在各个发酵杯中，之后通过气缸关闭活动板，搅拌混合单元便可继续进行下一批料的搅拌混合；通过发酵单元进气口向发酵单元内持续通入恒温无菌空气，保证发酵过程在恒温环境下进行；发酵过程结束后，打开取料底板，将发酵杯托架沿滑槽滑出壳体，之后将发酵杯内的产物移除后，再将发酵杯托架沿滑槽滑入壳体，并关闭取料底板，等待搅拌混合单元中下一批料的落下。
与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：
1)分别通过搅拌混合单元及发酵单元完成培养基质、辅料及菌种液的搅拌混合以及固态发酵过程，并且通过培养基质的重力作用使培养基质在搅拌混合单元及发酵单元中传递，整个过程连续稳定，大大提高了生产效率；
2)采用发酵杯托架与发酵杯相结合的形式，不仅能够依靠培养基质的重力作用将培养基质均匀分散在各个发酵杯中，同时便于及时将发酵过程中产生的代谢热移除，保证发酵过程的稳定进行，提高了固态发酵的效果；
3)通过活动分隔机构将搅拌混合单元及发酵单元连通或隔断，结构简单，既能够保证搅拌混合单元及发酵单元各自独立工作，又便于培养基质在搅拌混合单元与发酵单元之间的传递。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图中标记说明：
1—壳体、2—主进料口、3—辅进料口、4—取料底板、5—水平搅拌转轴、6—水平搅拌转轴叶片、7—竖直搅拌转轴、8—竖直搅拌转轴叶片、9—搅拌混合单元进气口、10—搅拌混合单元出气口、11—发酵杯托架、12—发酵杯、13—发酵单元进气口、14—发酵单元出气口、15—活动板、16—气缸。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例：
如图1所示的一种固态发酵装置，该装置包括壳体1以及一上一下分别设置在壳体1内部的搅拌混合单元、发酵单元，搅拌混合单元与发酵单元之间设有用于将搅拌混合单元及发酵单元连通或隔断的活动分隔机构，壳体1的顶部分别设有主进料口2、辅进料口3，壳体1的底部设有可拆卸式的取料底板4。取料底板4与壳体1底部之间通过卡扣形式可拆卸式连接。
其中，搅拌混合单元包括沿水平方向设置在壳体1内部的水平搅拌器以及多个沿竖直方向设置在壳体1内部的竖直搅拌器。水平搅拌器包括沿水平方向设置在壳体1内部的水平搅拌转轴5、多个相互交错布设在水平搅拌转轴5上的水平搅拌转轴叶片6以及与水平搅拌转轴5传动连接的水平搅拌转轴驱动电机，竖直搅拌器包括沿竖直方向设置在壳体1内部的竖直搅拌转轴7、设置在竖直搅拌转轴7上的竖直搅拌转轴叶片8以及与竖直搅拌转轴7传动连接的竖直搅拌转轴驱动电机。
搅拌混合单元还包括设置在壳体1侧面的搅拌混合单元进气口9以及设置在壳体1顶部的搅拌混合单元出气口10，搅拌混合单元进气口9位于活动分隔机构的上部。
发酵单元包括设置在壳体1内部的发酵杯托架11以及多个均匀布设在发酵杯托架11上的发酵杯12。发酵杯托架11的中部向上拱起，壳体1的内侧面沿竖直方向设有滑槽，发酵杯托架11的两端滑动设置在滑槽内。
发酵单元还包括设置在壳体1侧面并位于发酵杯托架11下部的发酵单元进气口13以及设置在壳体1侧面并位于活动分隔机构与发酵杯托架11之间的发酵单元出气口14。
活动分隔机构包括一对并列设置在壳体1内部且分别与壳体1内侧面铰接的活动板15以及与活动板15传动连接的气缸16。气缸16的一端与壳体1的内侧面铰接，另一端与活动板15传动连接。
本装置在实际应用时，通过主进料口2向壳体1内加入培养基质，并启动水平搅拌器及竖直搅拌器，将培养基质搅拌均匀；通过搅拌混合单元进气口9将蒸汽送入搅拌混合单元中，对培养基质进行高温杀菌，之后再通过搅拌混合单元进气口9将无菌空气送入搅拌混合单元中，对高温的培养基质进行降温；通过辅进料口3向壳体1内加入无菌水、营养液等辅料及菌种液，并搅拌均匀；通过气缸16打开活动板15，使两个活动板15均位于倾斜位置，将搅拌混合单元及发酵单元之间连通，使搅拌混合单元内的培养基质通过两个活动板15之间的空间落入发酵单元中，并均匀分散在各个发酵杯12中，之后通过气缸16关闭活动板15，搅拌混合单元便可继续进行下一批料的搅拌混合；通过发酵单元进气口13向发酵单元内持续通入恒温无菌空气，保证发酵过程在恒温环境下进行；发酵过程结束后，打开取料底板4，将发酵杯托架11沿滑槽滑出壳体1，之后将发酵杯12内的产物移除后，再将发酵杯托架11沿滑槽滑入壳体1，并关闭取料底板4，等待搅拌混合单元中下一批料的落下。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。